光スイッチ装置、光アクセスネットワーク、光スイッチ方法、プログラム、記録媒体
【課題】光スイッチ装置を用いた光アクセスネットワークにおいて、ＯＬＴとＯＮＵの伝送距離を伸ばすために、上り方向および下り方向の２×１光スプリッタを不要にする。
【解決手段】ＯＬＴより送出された下り光信号のスイッチングを行う下り光スイッチ素子１０と、複数のＯＮＵより送出された上り光信号のスイッチングを行う上り光スイッチ素子１１を有する光スイッチ装置において、ＯＬＴより送出された下り光信号を第１の電気信号に変換するＯ／Ｅ（３）と、前記第１の電気信号を下り光信号に変換し、前記下り光スイッチ素子１０に入力するＥ／Ｏ（９）と、前記上り光スイッチ素子１１から出力された上り光信号を第２の電気信号に変換するＯ／Ｅ（１２）と、前記第２の電気信号を上り光信号に変換し、ＯＬＴに送出するＥ／Ｏ（１５）を有することを特徴とする。
【解決手段】ＯＬＴより送出された下り光信号のスイッチングを行う下り光スイッチ素子１０と、複数のＯＮＵより送出された上り光信号のスイッチングを行う上り光スイッチ素子１１を有する光スイッチ装置において、ＯＬＴより送出された下り光信号を第１の電気信号に変換するＯ／Ｅ（３）と、前記第１の電気信号を下り光信号に変換し、前記下り光スイッチ素子１０に入力するＥ／Ｏ（９）と、前記上り光スイッチ素子１１から出力された上り光信号を第２の電気信号に変換するＯ／Ｅ（１２）と、前記第２の電気信号を上り光信号に変換し、ＯＬＴに送出するＥ／Ｏ（１５）を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光アクセスネットワークに用いる光スイッチ装置の構成に関する。光スイッチ装置にこれまで必要だった１×２スプリッタを不要にし、光スイッチ装置の挿入損失を低減するとともに、光スイッチ装置（ＯＳＭ(Optical Switching Module)）とセンタ装置（ＯＬＴ(Optical Line Unit)）との間の損失を補償し、センタ装置とリモート装置（ＯＮＵ(Optical Network Unit)）との伝送距離を伸ばすための技術に関する。さらに本発明は、下り方向スイッチングに必要な従来光レベルで実現していた遅延を電気レベルで実現することを可能にし、極めて精度よく実現するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、１つのセンタ装置（ＯＬＴ）と、複数のリモート装置（ＯＮＵ）と、前記ＯＬＴと前記ＯＮＵとの間に接続された１つの光スイッチとでツリー状に構成した光アクセスネットワークに関する技術が開示されている。
【０００３】
特許文献１では、固定長のタイムスロットをスイッチングの単位として使っている。下り方向はポートを周期的に接続している。上り方向は、すべてのＯＮＵが最大遅延時間になるように遅延時間を与えた後に送信させ、ポートを周期的に接続している。
【０００４】
非特許文献１には、１つのセンタ装置（ＯＬＴ）と、複数のリモート装置（ＯＮＵ）と、前記ＯＬＴと前記ＯＮＵとの間に接続された少なくとも１つの光スプリッタとでツリー状に構成した光アクセスネットワークに関する技術が開示されている。
【０００５】
一般に、このような光ネットワークはＰＯＮ（Passive Optical Network）と呼ばれ、特に非特許文献１で述べられているＰＯＮは、イーサネット（Ethernet）（登録商標）フレームを用いることからＥ−ＰＯＮ、または伝送路の速度がギガビット（Gigabit）である意味を込めてＧＥ−ＰＯＮと呼ばれている。
【０００６】
また、１つのセンタ装置（ＯＬＴ）と、複数のリモート装置（ＯＮＵ）と、前記ＯＬＴと前記ＯＮＵとの間に接続された少なくとも１つの光スイッチ装置（ＯＳＭ）とでツリー状に構成した光アクセスネットワークは、非特許文献２および非特許文献３に開示されている。
【０００７】
非特許文献２および非特許文献３で述べられている従来のＯＳＭを図８に示す。ＯＳＭ３１は入ポートが１個で出ポートがｎ個の下り光スイッチ素子１０と、入ポートがｎ個で出ポートが１個の上り光スイッチ素子１１を有している。そして、下り光スイッチ素子１０の１個の入ポートと上り光スイッチ素子１１の１個の出ポートは波長多重により、ＯＳＭ３１の１個のポートになり、１本の光ファイバを介してＯＬＴと接続される。また、下り光スイッチ素子１０の出ポートｋ（ｋ＝１、２、３、・・・、ｎ）と上り光スイッチ素子１１の入ポートｋ（ｋ＝１、２、３、・・・、ｎ）は波長多重により、ＯＳＭ３１のポートｋ（ｋ＝１、２、３、・・・、ｎ）となり、それぞれ１本の光ファイバでＯＮＵと接続される。
【０００８】
ＯＳＭ３１の下り光スイッチ素子１０および上り光スイッチ素子１１のスイッチングの制御は、下り光スイッチ素子１０の入ポートの前に１×２スプリッタ（光スプリッタ６０）によりセンタ装置からの光信号を分岐し、一方を下り光スイッチ素子１０に入力し、もう一方は光信号を電気信号に変換した信号を用いて行われる。また、上り光スイッチ素子１１の出ポートの次にも１×２光スプリッタ（光スプリッタ６０）が置かれ、ＯＳＭ３１からＯＬＴへパケットを送信できるようにしている。
【０００９】
ＯＳＭ３１の下り光スイッチ素子１０のスイッチングは、センタ装置（ＯＬＴ）からの光信号を変換した電気信号からパケットを検出し、パケットに付されたＯＮＵの識別番号であるＬＬＩＤ（Logical Link Identifier）とパケット長により行われる。また、上り光スイッチ素子１１のスイッチングは、センタ装置（ＯＬＴ）からの光信号を変換した電気信号からＧＡＴＥメッセージを検出し、ＧＡＴＥメッセージに付された送信先のＯＮＵのＬＬＩＤ、ＯＮＵの送信開始時刻および送信継続時間によって行われる。下り光スイッチ素子１０の出ポートおよび上り光スイッチ素子１１の入ポート、すなわちＯＮＵ側のＯＳＭ３１のポート選択はＬＬＩＤによって行われる。
以上みたように、下り方向および上り方向とも１×２スプリッタが置かれている。
【００１０】
ここで、非特許文献１の内容のうち、パケット構成、ＯＬＴのＯＮＵに対する送信制御およびＯＬＴのＯＮＵに対するディスカバリ操作ついて説明する。ここで、パケットという用語を一貫して用いるが、フレームという用語を用いても内容は変わらない。
【００１１】
パケット構成を図９に示す。大きくプレアンブル部、ＭＡＣ（Media Access Control）ヘッダ部、ペイロード部、誤り検出部ＦＣＳ（Frame Check Sequence）から構成される。
【００１２】
プレアンブル部はビット同期を図る０x５５（０１０１０１０１）という符号と、ＯＮＵの識別番号に相当するＬＬＩＤ（Logical Link Identifier）、ＬＬＩＤを検出するためのＳＬＤ（Start of LLID Delimiter）と呼ばれる符号０xｄ５（１１０１０１０１）およびＳＬＤとＬＬＩＤのビット誤りを検出するＣＲＣ(Cyclic Redundancy Check)から構成されている。
【００１３】
ＭＡＣヘッダ部は、送信先ＭＡＣアドレス（DA: Destination Address）、送信元ＭＡＣアドレス（SA: Source Address）、長さ／タイプ(L/T: Length/Type)から構成される。
【００１４】
ペイロード部にはユーザのデータやネットワークの制御を司るデータが入る。ネットワークの制御を司るパケットは、ＧＡＴＥメッセージ、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱメッセージ、ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージ、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＡＣＫメッセージ、ＲＥＰＯＲＴメッセージの５種類が定義されている。また、これらのメッセージには共通的に時刻情報（Time Stamp）が定義されている。
【００１５】
ＧＡＴＥメッセージはＯＮＵに対する送信制御に使われる。ＧＡＴＥメッセージでは、図９のペイロード部分に、ＧＡＴＥメッセージの識別番号（Opcode）、ＯＬＴの時刻を配信する時刻情報（Time Stamp）、ディスカバリ（Discovery）か否かを示すディスカバリフラグ（Discovery Flag）、ＯＮＵの送信開始時刻（Grant Start Time）、ＯＮＵの送信継続時間（Grant Length）などの情報が書き込まれている。
【００１６】
ディスカバリ操作は、新しくＯＮＵを接続するときや、ＯＮＵの電源をオフにして再度オンにするときなどにＯＬＴがＯＮＵにＬＬＩＤを付与し、ＬＬＩＤを付与したＯＮＵの往復時間の最初の測定を行う操作である。任意の時点に新しくＯＮＵを接続しても、ＯＮＵの電源をオフにして再度オンにしても、ＬＬＩＤの付与と往復時間の測定を可能にするために、ディスカバリ操作は周期的に行われる。なお、この周期についてはシステム設計者が決めることになっている。
【００１７】
ディスカバリ操作を図１０に示す。ディスカバリ操作の最初に、ＯＬＴからＧＡＴＥメッセージが送信される。このＧＡＴＥメッセージは、ＬＬＩＤの定まっていないＯＮＵを対象とするので、そのＬＬＩＤはブロードキャスト用に定義したものが使われる。さらに、Discoveryフラグは１、送信先ＭＡＣアドレスはマルチキャストが用いられる。以後、このようなＧＡＴＥメッセージを「ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージ」と呼ぶ。
【００１８】
ＰＯＮ（Passive Optical Network）では、ＯＬＴから送信されたディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージは、光スプリッタにより分岐されて、分岐スプリッタに接続されているすべてのＯＮＵに到着する。まだ、ＬＬＩＤを付与されていない未登録のＯＮＵはこのディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージを受信すると、ＯＬＴに登録を要求するために、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱメッセージを一斉に送信する。このとき、光スプリッタからＯＬＴの区間で、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱメッセージが衝突するのを避けるために、各未登録のＯＮＵはディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージに書かれた送信開始時刻ｔｄ２を基点としてランダム時間だけ待った後に、送信元ＭＡＣアドレスをそのＯＮＵのＭＡＣアドレスとしたＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱメッセージを送信する。
【００１９】
ＯＬＴが、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱメッセージを受信すると、ＯＬＴはＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱメッセージからＯＮＵのＭＡＣアドレスＯＮＵを取得し、ＬＬＩＤを新たに割り当て、ＯＮＵのＭＡＣアドレスとＬＬＩＤの対応関係を管理する。ＯＬＴはＯＮＵに割り当てたＬＬＩＤをＯＮＵに知らせるために、ＬＬＩＤをパケットの情報領域（ペイロード）に書き込んだＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージを送信する。ＯＮＵはこのメッセージを受け、ＬＬＩＤを得た後には、ＯＮＵが送信するパケットのプレアンブル部にはこのＬＬＩＤを付けて送信する。また、ＯＮＵはＯＬＴから送られてくるパケットが自己宛か否かをプレアンブル部のＬＬＩＤで判定する。プレアンブルのＬＬＩＤとＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージのデータ領域に書かれたＬＬＩＤとを特に区別する必要があるとき、後者をＬＬＩＤ＿Ｒｅｇと書くことにする。
【００２０】
その後に、ＯＬＴはＯＮＵの往復時間を測定（レンジングと呼ばれる）するために、ＯＮＵをＬＬＩＤで指定して、送信ＭＡＣアドレスをマルチキャストとし、ディスカバリフラグを０としたＧＡＴＥメッセージが送られる。以降、このＧＡＴＥメッセージを「レンジング用ＧＡＴＥメッセージ」という。このＬＬＩＤに相当するＯＮＵがレンジング用ＧＡＴＥメッセージを受信すると、レンジング用ＧＡＴＥメッセージに書かれた時刻情報（Time Stamp）ｔｒ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔｒ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔｒ２を取得し、時刻情報ｔｒ１をＯＮＵの時計に設定し、その時計で送信開始時刻ｔｒ２に、送信継続時間Ｔｒ２だけ、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＡＣＫメッセージをＯＬＴに送信する。このとき、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＡＣＫメッセージの時刻情報（Time Stamp）にはＯＮＵの時計でｔｒ２が書かれていることに注意する。ＯＬＴが、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＡＣＫメッセージを自己の時計で時刻ｔｒ３で受信したとすると、このメッセージに書かれているｔｒ２とからＯＬＴとＯＮＵの往復時間ＲＴＴａをＲＴＴａ＝ｔｒ３−ｔｒ２で得ることができる。ＯＬＴによりＯＮＵとの間の往復時間の測定が行われ、そのＯＮＵの登録が終了する。
【００２１】
登録が終了したＯＮＵの送信制御を行うために、ＯＬＴはそのＯＮＵに対応するＬＬＩＤを付し、送信ＭＡＣアドレスをそのＯＮＵのＭＡＣアドレスとし、ディスカバリフラグを０としたＧＡＴＥメッセージを用いる。以降、このＧＡＴＥメッセージを「送信制御用ＧＡＴＥメッセージ」と呼ぶ。また、ＯＬＴは送信制御用ＧＡＴＥメッセージが要求するＲＥＰＯＲＴメッセージにより、ＯＮＵの送信要求を調べる。また、同時にＯＬＴは送信制御用ＧＡＴＥメッセージに書いたＯＮＵの送信開始時刻ｔ２とＲＥＰＯＲＴメッセージの到着時刻ｔ３により往復時間ＲＴＴａ＝ｔ３−ｔ２を測定し、測定時間の更新を行う。
【特許文献１】特開平７−１７７０９８号公報
【非特許文献１】IEEE802.3ahTM/D.3.3, “Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection （CSMA/CD） access method and physical layer specifications,” September 7, 2004.
【非特許文献２】上田裕巳、野村拓望、牧野州哲、坪井利憲、黒川弘章、河西宏之：“次世代光アクセスネットワークアーキテクチャの提案−光スイッチモジュールを適用した光アクセスネットワーク”、電子情報通信学会技術報告、ＣＳ２００４−２５３（２００５−０３）。
【非特許文献３】野村拓望、伊藤睦、黒川弘章、上田裕巳、坪井利憲、河西宏之：“次世代光アクセスネットワークアーキテクチャにおける光スイッチモジュール構成法”、電子情報通信学会技術報告、ＣＳ２００４−２５４（２００５−０３）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、上述した従来例においては次のような問題点があった。
１つのセンタ装置（ＯＬＴ）と、複数のリモート装置（ＯＮＵ）と、前記ＯＬＴと前記ＯＮＵとの間に接続された少なくとも１つの光スイッチ装置（ＯＳＭ）とでツリー状に構成した光アクセスネットワークでは、ＯＬＴとＯＮＵとの伝送距離はＯＳＭの挿入損失によって決定される。
【００２３】
ところが従来技術のＯＳＭには、図８でみたように、下り方向および上り方向とも内部に２×１光スプリッタ（光スプリッタ６０）が用いられている。２×１光スプリッタ（光スプリッタ６０）の挿入損失は約４ｄＢである。これがＯＳＭ３１の挿入損失に加わることになり、下り光スイッチ素子１０および上り光スイッチ素子１１の挿入損失を小さくしても、ＯＳＭ３１全体では４ｄＢ以下にはできない。光アクセスネットワークで用いられる１３１０ｎｍ帯シングルモードファイバの損失は約０.３４ ｄＢ/ｋｍであるから、４ｄＢは１１.８ｋｍに相当する。逆にいえば、もしＯＳＭ３１から２×１光スプリッタ（光スプリッタ６０）を除去できれば、ＯＬＴとＯＮＵとの伝送距離を１１.８ｋｍ伸ばせることになる。さらに図８の遅延部５１は光レベル、例えば光ファイバの長さを調整して実現されるが、この遅延部５１はナノセコンドオーダの調整が必要であり、必ずしも容易ではない。
【００２４】
本発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、光スイッチ装置を用いた光アクセスネットワークにおいて、ＯＬＴとＯＮＵの伝送距離を伸ばすことであり、上り方向および下り方向の２×１光スプリッタを不要にすることである。さらに、下り方向の光スイッチングに必要な遅延を電気で精度よく実現することを可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記課題を解決するために、本発明は、１つのセンタ装置（ＯＬＴ）と、複数のリモート装置（ＯＮＵ）と、ＯＬＴとＯＮＵとの間に接続された少なくとも１つの光スイッチ装置（ＯＳＭ）とでツリー状に構成した光アクセスネットワークの光スイッチ装置であって、
下りスイッチ素子の入ポートの前で光信号を電気信号に変換し、電気信号を２つに分岐し、一方の電気信号を下りおよび上りの光スイッチ素子のスイッチング制御に用い、もう一方の電気信号を光信号に変換し、下り光スイッチ素子に入力する。また、上りスイッチ素子の出ポートの後で、光信号を電気信号に変換し、その電気信号と、光スイッチ装置からセンタ装置に送信する電気信号とを多重した後に、光信号に変換する。
以上により、１×２光スプリッタを削除するとともに、下りスイッチ素子の前に必要な遅延を電気で実現した光スイッチ装置(ＯＳＭ)を提供する。
【００２６】
また、本発明は、１つのセンタ装置（ＯＬＴ）と、複数のリモート装置（ＯＮＵ）と、ＯＬＴとＯＮＵとの間に接続された少なくとも１つの光スイッチ装置（ＯＳＭ）とでツリー状に構成した光アクセスネットワークの光スイッチ装置であって、
ＯＬＴからのディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージを検出したとき、
１個の入ポートとｎ個の出ポートを有する下り光スイッチ素子の入ポートとｎ個の出ポートうちの１個の出ポートｋ（ｋ＝１、２、・・・、ｎ）を接続し、
ｎ個の入ポートと１個の出ポートを有する上り光スイッチ素子のｎ個の入ポートうちの１個の入ポートｋ（ｋ＝１、２、・・・、ｎ）と出ポートを接続し、
ＯＬＴからのＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージを検出したときは、ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージに書き込まれているリモート装置のＬＬＩＤ（ＬＬＩＤ＿Ｒｅｇ）を取得し、
ＯＮＵのＬＬＩＤと自機のリモート装置側ポートｋとの対応関係を定める光スイッチ装置（ＯＳＭ）を提供する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、下り方向および上り方向とも約４ｄＢの損失が減少できる。さらに、光スイッチ装置（ＯＳＭ）内でセンタ装置側（ＯＬＴ）からの光信号を再生するので、ＯＬＴとＯＳＭとの間の光ファイバの損失も削除できる。したがって、光スイッチ装置を用いた光アクセスネットワークにおけるＯＬＴとＯＮＵとの伝送距離を大幅に伸ばすことが可能となる。さらに、下りスイッチ素子の前に必要な遅延を電気で精度よく実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には、同一の符号が付されている。
【００２９】
〈第１の実施の形態〉
まず、本発明の第１の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）について、図１を参照して、以下に説明する。
【００３０】
光スイッチ装置（ＯＳＭ）３１は、ＯＬＴと光ファイバ３２で接続される１個の入出力ポートと最大ｎ個のＯＮＵと光ファイバ３３で接続されるｎ個の入出力ポートを有する。ＯＳＭ３１のＯＬＴ側の１個のポートはＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０の１個の入ポートと上り光スイッチ素子１１の１個の出ポートが対応し、ＯＳＭ内の下り光スイッチ素子のｎ個の出ポートと上り光スイッチ素子のｎ個の入ポートが対応する。本実施の形態では、光信号を分岐する光スプリッタがなく損失が小さいこと、および遅延部８が電気で精度よく実現できることに特徴を有する。なお、ＯＳＭ３１には、当該ＯＳＭ３１の中央処理制御を行うＣＰＵ(Central Processing Unit)を用いる場合、当該ＣＰＵと、当該ＣＰＵが中央処理制御を行うときに読み出すプログラムを格納するＲＯＭ(Read Only Memory)が記録媒体として搭載されている。この点は後述する他の形態においても同様である。
【００３１】
分波・合波部１は、光ファイバ３２を介してＯＬＴから伝送される下り光信号の波長を分波し、下り光信号を光電気変換部３に入力する。また、分波・合波部１は、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）１５からの上り光信号の波長を合波し、上り光信号をＯＬＴに接続された光ファイバ３２に入力する。
【００３２】
分波・合波部２はｎ個あり、それぞれ光ファイバ３３を介して最大ｎ個のＯＮＵに接続される。分波・合波部２は、下りスイッチ素子１０の出ポートからの下り光信号を合波し、ＯＮＵに接続された光ファイバ３３に入力する。また、分波・合波部２は、ＯＮＵからの上り光信号の波長を分波し、上り光信号を上りスイッチ素子１１の入ポートに入力する。
【００３３】
光電気変換部３は、分波・合波部１からの下りの光信号を電気信号に変換する。
【００３４】
分岐部７は、光電気変換部３からの電気信号を２つの信号に分岐し、一方を遅延部８、もう一方を制御部３４に入力する。
【００３５】
遅延部８は、分岐部７からの電気信号を、制御部３４後の処理に要する時間を含めて、下りのパケットのスイッチングに対して最適なタイミングを与える分だけ遅延させた後、電気光変換部９に入力する。
【００３６】
電気光変換部（Ｅ／Ｏ）９は、遅延部８からの電気信号を光信号に変換し、下り光スイッチ素子１０に入力する。
【００３７】
下り光スイッチ素子１０は、入ポートが１個で、出ポートがｎ個の光スイッチ素子であり、電気光変換部９からの下り光信号を、制御部３４の指示にしたがってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。下り光スイッチ素子１０の出ポートからの光信号は、分波・合波部２に入力される。
【００３８】
上り光スイッチ素子１１は、入ポートがｎ個で、出ポートが１個の光スイッチ素子であり、分波・合波部２からの上り光信号を、制御部３４の指示に従ってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号は、光電気変換部（Ｏ／Ｅ）１２に入力される。
【００３９】
光電気変換部１２は、上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号を電気信号に変換し、多重部１４に入力する。
【００４０】
多重部１４は、光電気変換部１２からの電気信号と制御部３４からの電気信号を多重し、電気光変換部１５に入力する。
【００４１】
電気光変換部１５は、多重部１４からの電気信号を光信号に変換し、分波・合波部１に入力する。このとき分波・合波部１は、電気光変換部１５からの光信号を合波し、光信号を光ファイバ３２を介してＯＬＴに送る。
【００４２】
制御部３４は、下り光スイッチ素子１０、上り光スイッチ素子１１に対し、パケット単位に入ポートと出ポートとを接続するように指示する。その指示は分岐部７より入力された電気信号に基づいてなされる。また、多重部１４にも電気信号を送信する。
【００４３】
〈第２の実施の形態〉
次に、本発明の第２の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）について、図２を参照して、以下に説明する。
【００４４】
光スイッチ装置（ＯＳＭ）３１は、ＯＬＴと光ファイバ３２で接続される１個の入出力ポートと最大ｎ個のＯＮＵと光ファイバ３３で接続されるｎ個の入出力ポートを有する。ＯＳＭ３１のＯＬＴ側の１個のポートはＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０の１個の入ポートと上り光スイッチ素子１１の１個の出ポートが対応し、ＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０のｎ個の出ポートと上り光スイッチ素子１１のｎ個の入ポートが対応する。本実施の形態では、下り方向は３Ｒ機能および上り方向は２Ｒ機能を有し、ＯＳＭ３１とＯＮＵの往復時間ＴｚをＯＬＴから取得し、光信号を分岐する光スプリッタがなく損失が小さいこと、および遅延部８が電気で精度よく実現できることに特徴を有する。
【００４５】
分波・合波部１は、光ファイバ３２を介してＯＬＴから伝送される下り光信号の波長を分波し、下り光信号を光電気変換部（Ｏ／Ｅ）３に入力する。また、分波・合波部１は、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）１５からの上り光信号の波長を合波し、上り光信号をＯＬＴに接続された光ファイバ３２に入力する。
【００４６】
分波・合波部２はｎ個あり、それぞれ光ファイバ３３を介して最大ｎ個のＯＮＵに接続される。分波・合波部２は、下りスイッチ素子１０の出ポートからの下り光信号を合波し、ＯＮＵに接続された光ファイバ３３に入力する。また、分波・合波部２は、ＯＮＵからの上り光信号の波長を分波し、上り光信号を上りスイッチ素子１１の入ポートに入力する。
【００４７】
光電気変換部（Ｏ／Ｅ）３は、分波・合波部１からの下りの光信号を電気信号に変換し、電気信号をビットバッファ６に入力する。同時に、光電気変換部３は、分波・合波部１からの下りの光信号からクロックを抽出する。そのクロックは、位相同期発振器（ＰＬＯ）４に入力されるとともに、ビットバッファ６の書き込みクロックとして用いられる。
【００４８】
位相同期発振器４は光電気変換部３からのクロックに同期したクロックパルスを発生し、パルス生成部（ＰＧ）５に入力する。
【００４９】
パルス生成部５は、ビットバッファ部６、リセット信号生成部１３などに必要なパルスを生成し、各部にそのパルスを分配する。パルス生成部５からのパルスは、ビットバッファ部６では読み出しクロックとして用いられ、リセット信号生成部１３では光電気変換部１２の光信号レベルしきい値のリセットパルスを生成するのに用いられる。
【００５０】
ビットバッファ部６は、光電気変換部３からの電気信号を、光電気変換部３からのクロックにより書き込み、パルス生成部５のクロックにより読み出す。これにより、ＯＬＴから送られてくる光信号から変換した電気信号のクロックは、伝送路上のクロックからＯＳＭ装置内のクロックにのせ換えられる。
【００５１】
分岐部７は、ビットバッファ６からのＯＳＭ装置内クロックにのせ換えた電気信号を２つの信号に分岐し、一方を遅延部８、もう一方を下りパケット抽出部２０に入力する。
【００５２】
遅延部８は、分岐部７からの電気信号処理に要する後述する時間を含めて、下りのパケットのスイッチングに対する最適なタイミングを与える分だけ遅延させた後、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）９に入力する。
【００５３】
電気光変換部９は、遅延部８からの電気信号を光信号に変換し、下り光スイッチ素子１０に入力する。
【００５４】
下り光スイッチ素子１０は、入ポートが１個で、出ポートがｎ個の光スイッチ素子であり、電気光変換部９からの下り光信号を、下りスイッチ制御部２４の指示にしたがってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。下り光スイッチ素子１０の出ポートからの光信号は、分波・合波部２に入力される。
【００５５】
上り光スイッチ素子１１は、入ポートがｎ個で、出ポートが１個の光スイッチ素子であり、分波・合波部２からの上り光信号を、上りスイッチ制御部２５の指示に従ってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号は、光電気変換部（Ｏ／Ｅ）１２に入力される。
【００５６】
光電気変換部１２は、上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号を電気信号に変換する。光電気変換部１２からの電気信号は多重部１４に入力される。ここで、光電気変換部１２において、ＯＳＭ３１と距離の異なる複数のＯＮＵからの光レベルの異なる光信号の受信を可能とするため、光電気変換部１２の光信号のしきい値は、パケット単位（バースト信号単位）に、バースト信号の先頭で、リセット信号生成部１３からのパルスによってリセットされる。
【００５７】
リセット信号生成部１３は、パルス生成部５からのクロックを受け、光電気変換部１２の光信号のしきい値のリセットパルスを生成し、リセットパルスを光電気変換部１２に入力する。
【００５８】
下りパケット抽出部２０は、分岐部７からの電気信号を受け、下りパケットと下りパケット長と下りパケットのプリアンブルにあるＬＬＩＤ（Logical Link Identifier）を抽出し、下りパケットとＬＬＩＤを下りパケット解析部２１に入力し、下りパケット長を下りスイッチ制御部２４に入力し、ＬＬＩＤをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【００５９】
下りパケット解析部２１は、下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤと下りパケットを受け、ＬＬＩＤがＯＳＭ３１に相当しない場合、次の処理を行う。
（２１−１）ＧＡＴＥメッセージと判定すると、ディスカバリ用、レンジング用、送信制御用かの種類を判定し、ディスカバリ中であるか否かを判定し、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得する。当該メッセージの種類とｔ２とＴ２を上りスイッチ制御部２５に入力し、ｔ１を装置時刻管理部に入力し、ディスカバリ中であるか否かの情報とＧＡＴＥメッセージを検出したことをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
（２１−２）ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージと判定すると、該メッセージから、時刻情報ｔ１、当該メッセージの情報領域（ペイロード）に書かれたＯＬＴがＯＮＵに割り当てたＬＬＩＤ（以降、必要に応じてＬＬＩＤ_Ｒｅｇという）を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＬＬＩＤ_ＲｅｇをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
（２１−３）ＬＬＩＤとＴｚ（ＬＬＩＤに対応するＯＮＵとＯＳＭとの往復時間）の対応関係を伝送しているパケットと判定すると、当該パケットより、ＬＬＩＤとＴｚの対応関係を取得し、ＬＬＩＤとＴｚの対応関係をＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【００６０】
下りパケット解析部２１は、下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤと下りパケットを受け、ＬＬＩＤがＯＳＭ３１に相当する場合、次の処理を行う。
（２１−４）ＯＳＭ３１にＬＬＩＤが割り当てられていない場合（ＬＬＩＤが存在しない場合）、ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入力する。ＬＬＩＤが割り当てられている場合（ＬＬＩＤを前もって設定する場合も含む）、何もしない。
（２１−５）レンジング用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入カする。
（２１−６）送信制御用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入カし、ＲＥＰＯＲＴメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入力する。
【００６１】
装置時刻管理部２２は、下りパケット解析部２１からの時刻情報（Time Stamp）ｔ１を自己の時計に設定し、時刻を上りスイッチ制御部２５と上りパケット生成・送信部２６に入力する。
【００６２】
ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３は、次の処理を行う。
（２３−１）下りパケット解析部２１からＬＬＩＤとＴｚ（ＬＬＩＤに対応するＯＮＵとＯＳＭとの往復時間）との対応関係を受け、ＬＬＩＤ−Ｔｚテーブルを作成し、ＬＬＩＤが与えられたときにＴｚを出力できるようにする。このＬＬＩＤ−Ｔｚテーブルは下りパケット解析部２１から受けるたびに更新する。
（２３−２）下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤを受け、そのＬＬＩＤがブロ−ドキャスト用の場合、ｎ個のポートから１つのポートｋ（ｋ＝１、２、...、ｎ）を選択し、ポートｋとスイッチ指示ｔｇｒを下りスイッチ制御部２４に入力する。このとき、このポートｋはディスカバリ周期ごとに変え、ｎ回の周期ですべてのポートが選択されるようにする。
（２３−３）（２３−２）の後で、下りパケット解析部２１からディスカバリ中である情報とＧＡＴＥメッセージ検出情報を受けた場合、（２３−２）で定めたポートｋを上りスイッチ制御部２５に入カする。
（２３−４）下りパケット解析部２１からディスカバリ中である情報と、ＬＬＩＤ_Ｒegを受けたら、（２３−２）でＬＬＩＤがブロ−ドキャストの場合に定めたポートｋと当該ＬＬＩＤ_ＲＥＧとの対応関係を作成する。（２３−２）はディスカバリ周期ごとにポート番号を変化させるので、ポート数ｎ周期の後には、すべてのポート番号とＬＬＩＤの対応関係のＬＬＩＤ−ポートテーブルが作成される。このテーブルより、ＬＬＩＤが与えられると対応するポート番号が得られる。
（２３−５）フレ−ム抽出部２０からＬＬＩＤを受け、そのＬＬＩＤがブロ−ドキャスト用でない場合（すなわち、あるＯＮＵに割り当てられたＬＬＩＤの場合）、（２３−４）で作成されたＬＬＩＤ−ポートテーブルからＬＬＩＤに基づきポート番号を定め、当該ポート番号とスイッチ指示ｔｇｒを下りスイッチ制御部２４に入力する。
（２３−６）（２３−５）の後で、下りパケット解析部２１からディスカバリ中でない情報とＧＡＴＥメッセージ検出情報を受けた場合、（２３−５）でＬＬＩＤから定めたポート番号と（２３−１）で作成されたＬＬＩＤ−ＴｚテーブルからＬＬＩＤに基づきＴｚを求め、ポート番号とＴｚを上りスイッチ制御部２５に入カする。
【００６３】
下りスイッチ制御部２４は、ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３からポート番号とスイッチ指示ｔｇｒを受け、下りパケット抽出部２０から下りパケット長を受け、入ポートと該ポート番号の出ポートとの接続を開始し、パケット長の時間だけ継続するように下り光スイッチ素子１０に指示する。
【００６４】
上りスイッチ時間管理部２５は、下りパケット解析部２１からのＧＡＴＥメッセージの種類を受け、ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３からポート番号とＴｚを受け、上り光スイッチ素子に該ポート番号の入ポートと出ポートの接続を、装置管理部２２の時刻に基づいて接続開始時刻ｔｓで行い、接続継続時間Ｔｄだけ行うように指示する。ここで、ｔｓとＴｄはＧＡＴＥメッセージの送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２により以下のようにする。
（２５−１）ＧＡＴＥメッセージがディスカバリ用の場合、ｔｓ=ｔ２、Ｔｄ=Ｔｄw（ディスカバリウィンドウ時間：システム設計上予め定める時間）とする。これにより、ＯＮＵからのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージを通過させることができる。
（２５−２）ＧＡＴＥメッセージがレンジング用の場合、ｔｓ=ｔ２、Ｔｄ=Ｔｒｗ（レンジングウィンドウ時間：システム設計上予め定める時間））とする。これにより、ＯＮＵからのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージを通過させることができる。
（２５−３）ＧＡＴＥメッセージが送信制御用の場合、ｔｓ=ｔ２＋Ｔｚ、Ｔｄ=Ｔ２とする。これにより、当該ＧＡＴＥメッセージに基づきＯＮＵが送信するパケットを通過させることができる。
【００６５】
上りパケット生成・送信部２６は、下りパケット解析部２１が指示したパケットを生成し、装置時刻管理部２２から時刻を受け、下りパケット解析部２１からの送信開始時刻ｔ２と送信継続時間Ｔ２に従って、上りパケットを多重部１４に送信する。
【００６６】
多重部１４は、光電気変換部１２からの電気信号と上りパケット生成・送信部２６からの電気信号を多重し、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）１５に入力する。
【００６７】
電気光変換部１５は、多重部１４からの電気信号を光信号に変換し、分波・合波部１に入力する。
【００６８】
〈第３の実施の形態〉
次に、本発明の第３の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）について、図３を参照して、以下に説明する。
【００６９】
光スイッチ装置（ＯＳＭ）３１は、ＯＬＴと光ファイバ３２で接続される１個の入出力ポートと最大ｎ個のＯＮＵと光ファイバ３３で接続されるｎ個の入出力ポートを有する。ＯＳＭ３１のＯＬＴ側の１個のポートはＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０の１個の入ポートと上り光スイッチ素子１１の１個の出ポートが対応し、ＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０のｎ個の出ポートと上り光スイッチ素子１１のｎ個の入ポートが対応する。本実施の形態では、下り方向および上り方向とも３Ｒ機能を有し、ＯＳＭとＯＮＵの往復時間ＴｚをＯＬＴから取得し、光信号を分岐する光スプリッタがなく損失が小さいこと、および遅延部８が電気で精度よく実現できることに特徴を有する。
【００７０】
分波・合波部１は、光ファイバ３２を介してＯＬＴから伝送される下り光信号の波長を分波し、下り光信号を光電気変換部（Ｏ／Ｅ）３に入力する。また、分波・合波部１は、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）１５からの上り光信号の波長を合波し、上り光信号をＯＬＴに接続された光ファイバ３２に入力する。
【００７１】
分波・合波部２はｎ個あり、それぞれ光ファイバ３３を介して最大ｎ個のＯＮＵに接続される。分波・合波部２は、下りスイッチ素子１０の出ポートからの下り光信号を合波し、ＯＮＵに接続された光ファイバ３３に入力する。また、分波・合波部２は、ＯＮＵからの上り光信号の波長を分波し、上り光信号を上りスイッチ素子１１の入ポートに入力する。
【００７２】
光電気変換部３は、分波・合波部１からの下りの光信号を電気信号に変換し、電気信号をビットバッファ６に入力する。同時に、光電気変換部３は、分波・合波部１からの下りの光信号からクロックを抽出する。そのクロックは、位相同期発振器（ＰＬＯ）４に入力されるとともに、ビットバッファ６の書き込みクロックとして用いられる。
【００７３】
位相同期発振器４は光電気変換部３からのクロックに同期したクロックパルスを発生し、パルス生成部（ＰＧ）５に入力する。
【００７４】
パルス生成部５は、ビットバッファ部６、リセット信号生成部１３、クロック変換部５０などに必要なパルスを生成し、各部にそのパルスを分配する。パルス生成部５からのパルスは、ビットバッファ部６では読み出しクロックとして用いられ、リセット信号生成部１３では光電気変換部１２の光信号レベルしきい値のリセットパルスを生成するのに用いられ、クロック変換部５０では読み出しクロックとして用いられる。
【００７５】
ビットバッファ部６は、光電気変換部３からの電気信号を、光電気変換部３からのクロックにより書き込み、パルス生成部５のクロックにより読み出す。これにより、ＯＬＴから送られてくる光信号から変換した電気信号のクロックは、伝送路上のクロックからＯＳＭ装置内のクロックにのせ換えられる。
【００７６】
分岐部７は、ビットバッファ６からのＯＳＭ装置内クロックにのせ換えた電気信号を２つの信号に分岐し、一方を遅延部８、もう一方を下りパケット抽出部２０に入力する。
【００７７】
遅延部８は、分岐部７からの電気信号処理に要する後述する時間を含めて、下りのパケットのスイッチングに対して最適なタイミングを与える分だけ遅延させた後、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）９に入力する。
【００７８】
電気光変換部９は、遅延部８からの電気信号を光信号に変換し、下り光スイッチ素子１０に入力する。
【００７９】
下り光スイッチ素子１０は、入ポートが１個で、出ポートがｎ個の光スイッチ素子であり、電気光変換部９からの下り光信号を、下りスイッチ制御部２４の指示にしたがってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。下り光スイッチ素子１０の出ポートからの光信号は、分波・合波部２に入力される。
【００８０】
上り光スイッチ素子１１は、入ポートがｎ個で、出ポートが１個の光スイッチ素子であり、分波・合波部２からの上り光信号を、上りスイッチ制御部２５の指示に従ってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号は、光電気変換部（Ｏ／Ｅ）１２に入力される。
【００８１】
光電気変換部１２は、上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号を電気信号に変換し、クロックを抽出する。光電気変換部１２からの電気信号はクロック変換部５０に入力される。光電気変換部１２からのクロックはクロック変換部５０の書き込みクロックに入力される。ここで、光電気変換部１２において、ＯＳＭ３１と距離の異なる複数のＯＮＵからの光レベルの異なる光信号の受信を可能とするため、光電気変換部１２の光信号のしきい値は、パケット単位（バースト信号単位）に、バースト信号の先頭で、リセット信号生成部１３からのパルスによってリセットされる。
【００８２】
リセット信号生成部１３は、パルス生成部５からのクロックを受け、光電気変換部１２の光信号のしきい値のリセットパルスを生成し、リセットパルスを光電気変換部１２に入力する。
【００８３】
クロック変換部５０は、ＯＮＵから送られてくる光信号から変換した電気信号を、光電気変換部１２からの伝送路上のクロックで書き込み、パルス生成部５からのクロックで読み出すことによって、ＯＳＭ装置内のクロックにのせ換え、多重部１４に入力する。
【００８４】
下りパケット抽出部２０は、分岐部７からの電気信号を受け、下りパケットと下りパケット長と下りパケットのプリアンブルにあるＬＬＩＤ（Logical Link Identifier）を抽出し、下りパケットとＬＬＩＤを下りパケット解析部２１に入力し、下りパケット長を下りスイッチ制御部２４に入力し、ＬＬＩＤをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【００８５】
下りパケット解析部２１は、下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤと下りパケットを受け、ＬＬＩＤがＯＳＭ３１に相当しない場合、次の処理を行う。
（２１−１）ＧＡＴＥメッセージと判定すると、ディスカバリ用、レンジング用、送信制御用かの種類を判定し、ディスカバリ中であるか否かを判定し、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得する。当該メッセージの種類とｔ２とＴ２を上りスイッチ制御部２５に入力し、ｔ１を装置時刻管理部に入力し、ディスカバリ中であるか否かの情報とＧＡＴＥメッセージを検出したことをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
（２１−２）ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージと判定すると、該メッセージから、時刻情報ｔ１、当該メッセージの情報領域（ペイロード）に書かれたＯＬＴがＯＮＵに割り当てたＬＬＩＤ（以降、必要に応じてＬＬＩＤ_Ｒｅｇという）を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＬＬＩＤ_ＲｅｇをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
（２１−３）ＬＬＩＤとＴｚ（ＬＬＩＤに対応するＯＮＵとＯＳＭとの往復時間）の対応関係を伝送しているパケットと判定すると、当該パケットより、ＬＬＩＤとＴｚの対応関係を取得し、ＬＬＩＤとＴｚの対応関係をＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【００８６】
下りパケット解析部２１は、下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤと下りパケットを受け、ＬＬＩＤがＯＳＭ３１に相当する場合、次の処理を行う。
（２１−４）ＯＳＭ３１にＬＬＩＤが割り当てられていない場合（ＬＬＩＤが存在しない場合）、ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入力する。ＬＬＩＤが割り当てられている場合（ＬＬＩＤを前もって設定する場合も含む）、何もしない。
（２１−５）レンジング用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入カする。
（２１−６）送信制御用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入カし、ＲＥＰＯＲＴメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入力する。
【００８７】
装置時刻管理部２２は、下りパケット解析部２１からの時刻情報（Time Stamp）ｔ１を自己の時計に設定し、時刻を上りスイッチ制御部２５と上りパケット生成・送信部２６に入力する。
【００８８】
ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３は、次の処理を行う。
（２３−１）下りパケット解析部２１からＬＬＩＤとＴｚ（ＬＬＩＤに対応するＯＮＵとＯＳＭとの往復時間）との対応関係を受け、ＬＬＩＤ−Ｔｚテーブルを作成し、ＬＬＩＤが与えられたときにＴｚを出力できるようにする。このＬＬＩＤ−Ｔｚテーブルは下りパケット解析部２１から受けるたびに更新する。
（２３−２）下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤを受け、そのＬＬＩＤがブロ−ドキャスト用の場合、ｎ個のポートから１つのポートｋ（ｋ＝１、２、．．．、ｎ）を選択し、ポートｋとスイッチ指示ｔｇｒを下りスイッチ制御部２４に入力する。このとき、このポートｋはディスカバリ周期ごとに変え、ｎ回の周期ですべてのポートが選択されるようにする。
（２３−３）（２３−２）の後で、下りパケット解析部２１からディスカバリ中である情報とＧＡＴＥメッセージ検出情報を受けた場合、（２３−２）で定めたポートｋを上りスイッチ制御部２５に入カする。
（２３−４）下りパケット解析部２１からディスカバリ中である情報と、ＬＬＩＤ_Ｒegを受けたら、（２３−２）でＬＬＩＤがブロ−ドキャストの場合に定めたポートｋと当該ＬＬＩＤ_ＲＥＧとの対応関係を作成する。（２３−２）はディスカバリ周期ごとにポート番号を変化させるので、ポート数ｎ周期の後には、すべてのポート番号とＬＬＩＤの対応関係のＬＬＩＤ−ポートテーブルが作成される。このテーブルより、ＬＬＩＤが与えられると対応するポート番号が得られる。
（２３−５）フレ−ム抽出部２０からＬＬＩＤを受け、そのＬＬＩＤがブロ−ドキャスト用でない場合（すなわち、あるＯＮＵに割り当てられたＬＬＩＤの場合）、（２３−４）で作成されたＬＬＩＤ−ポートテーブルからＬＬＩＤに基づきポート番号を定め、当該ポート番号とスイッチ指示ｔｇｒを下りスイッチ制御部２４に入力する。
（２３−６）（２３−５）の後で、下りパケット解析部２１からディスカバリ中でない情報とＧＡＴＥメッセージ検出情報を受けた場合、（２３−５）でＬＬＩＤから定めたポート番号と（２３−１）で作成されたＬＬＩＤ−ＴｚテーブルからＬＬＩＤに基づきＴｚを求め、ポート番号とＴｚを上りスイッチ制御部２５に入カする。
【００８９】
下りスイッチ制御部２４は、ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３からポート番号とスイッチ指示ｔｇｒを受け、下りパケット抽出部２０から下りパケット長を受け、入ポートと該ポート番号の出ポートとの接続を開始し、パケット長の時間だけ継続するように下り光スイッチ素子１０に指示する。
【００９０】
上りスイッチ時間管理部２５は、下りパケット解析部２１からのＧＡＴＥメッセージの種類を受け、ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３からポート番号とＴｚを受け、上り光スイッチ素子に該ポート番号の入ポートと出ポートの接続を、装置管理部２２の時刻に基づいて接続開始時刻ｔｓで行い、接続継続時間Ｔｄだけ行うように指示する。ここで、ｔｓとＴｄはＧＡＴＥメッセージの送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２により以下のようにする。
（２５−１）ＧＡＴＥメッセージがディスカバリ用の場合、ｔｓ=ｔ２、Ｔｄ=Ｔｄw（ディスカバリウィンドウ時間：システム設計上予め定める時間）とする。これにより、ＯＮＵからのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージを通過させることができる。
（２５−２）ＧＡＴＥメッセージがレンジング用の場合、ｔｓ=ｔ２、Ｔｄ=Ｔｒｗ（レンジングウィンドウ時間：システム設計上予め定める時間））とする。これにより、ＯＮＵからのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージを通過させることができる。
（２５−３）ＧＡＴＥメッセージが送信制御用の場合、ｔｓ=ｔ２＋Ｔｚ、Ｔｄ=Ｔ２とする。これにより、当該ＧＡＴＥメッセージに基づきＯＮＵが送信するパケットを通過させることができる。
【００９１】
上りパケット生成・送信部２６は、下りパケット解析部２１が指示したパケットを生成し、装置時刻管理部２２から時刻を受け、下りパケット解析部２１からの送信開始時刻ｔ２と送信継続時間Ｔ２に従って、上りパケットを多重部１４に送信する。
【００９２】
多重部１４は、クロック変換部５０からの電気信号と上りパケット生成・送信部２６からの電気信号を多重し、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）１５に入力する。
【００９３】
電気光変換部１５は、多重部１４からの電気信号を光信号に変換し、分波・合波部１に入力する。
【００９４】
〈第４の実施の形態〉
本発明の第４の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）について、図４を参照して、以下に説明する。
【００９５】
光スイッチ装置（ＯＳＭ）３１は、ＯＬＴと光ファイバ３２で接続される１個の入出力ポートと最大ｎ個のＯＮＵと光ファイバ３３で接続されるｎ個の入出力ポートを有する。ＯＳＭ３１のＯＬＴ側の１個のポートはＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０の１個の入ポートと上り光スイッチ素子１１の１個の出ポートが対応し、ＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０のｎ個の出ポートと上り光スイッチ素子１１のｎ個の入ポートが対応する。本実施の形態では、上りの信号もＯＳＭ３１の制御に用いること、および光スプリッタがなく損失が小さいこと、および遅延部８が電気で精度よく実現できることに特徴を有する。
【００９６】
分波・合波部１は、光ファイバ３２を介してＯＬＴから伝送される下り光信号の波長を分波し、下り光信号を光電気変換部３に入力する。また、分波・合波部１は、分岐部７からの上り光信号の波長を合波し、上り光信号をＯＬＴに接続された光ファイバ３２に入力する。
【００９７】
分波・合波部２はｎ個あり、それぞれ光ファイバ３３を介して最大ｎ個のＯＮＵに接続される。分波・合波部２は、下りスイッチ素子１０の出ポートからの下り光信号を合波し、ＯＮＵに接続された光ファイバ３３に入力する。また、分波・合波部２は、ＯＮＵからの上り光信号の波長を分波し、上り光信号を上りスイッチ素子１１の入ポートに入力する。
【００９８】
光電気変換部３は、分波・合波部１からの下りの光信号を電気信号に変換する。
【００９９】
分岐部７は、光電気変換部３からの電気信号を２つの信号に分岐し、一方を遅延部８、もう一方を制御部３４に入力する。
【０１００】
遅延部８は、分岐部７からの電気信号を、制御部３４後の処理に要する時間を含めて、下りのパケットのスイッチングに対して最適なタイミングを与える分だけ遅延させた後、光電気変換部９に入力する。
【０１０１】
光電気変換部９は、遅延部８からの電気信号を光信号に変換し、下り光スイッチ素子１０に入力する。
【０１０２】
下り光スイッチ素子１０は、入ポートが１個で、出ポートがｎ個の光スイッチ素子であり、電気光変換部９からの下り光信号を、制御部３４の指示にしたがってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。下り光スイッチ素子１０の出ポートからの光信号は、分波・合波部２に入力される。
【０１０３】
上り光スイッチ素子１１は、入ポートがｎ個で、出ポートが１個の光スイッチ素子であり、分波・合波部２からの上り光信号を、制御部３４の指示に従ってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号は、光電気変換部１２に入力される。
【０１０４】
光電気変換部１２は、上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号を電気信号に変換し、分岐部４０に入力する。
【０１０５】
分岐部４０は、光電気変換部（Ｏ／Ｅ）１２からの電気信号を２つに分岐し、一方を多重部１４に入力し、もう一方を制御部３４に入力する。
【０１０６】
多重部１４は、分岐部４０からの電気信号と制御部３４からの電気信号を多重し、電気光変換部１５に入力する。
【０１０７】
電気光変換部１５は、多重部１４からの電気信号を光信号に変換し、分波・合波部１に入力する。
【０１０８】
分波・合波部１は、電気光変換部１５からの光信号を合波し、光信号を光ファイバ３２を介してＯＬＴに送る。
【０１０９】
制御部３４は、下り光スイッチ素子１０、上り光スイッチ素子１１に対し、パケット単位に入ポートと出ポートとを接続するように指示する。その指示は分岐部７、分岐部４０より入力された電気信号に基づいてなされる。また、多重部１４にも電気信号を送信する。
【０１１０】
〈第５の実施の形態〉
次に、本発明の第５の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）について、図５を参照して、以下に説明する。
【０１１１】
光スイッチ装置（ＯＳＭ）３１は、ＯＬＴと光ファイバ３２で接続される１個の入出力ポートと最大ｎ個のＯＮＵと光ファイバ３３で接続されるｎ個の入出力ポートを有する。ＯＳＭ３１のＯＬＴ側の１個のポートはＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０の１個の入ポートと上り光スイッチ素子１１の１個の出ポートが対応し、ＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０のｎ個の出ポートと上り光スイッチ素子１１のｎ個の入ポートが対応する。本実施の形態では、下り方向は３Ｒ機能および上り方向は２Ｒ機能を有し、ＯＳＭ３１とＯＮＵの往復時間Ｔｚを自動的に測定し、光信号を分岐する光スプリッタがなく損失が小さいこと、および遅延部８が電気で精度よく実現できることに特徴を有する。
【０１１２】
分波・合波部１は、光ファイバ３２を介してＯＬＴから伝送される下り光信号の波長を分波し、下り光信号を光電気変換部（Ｏ／Ｅ）３に入力する。また、分波・合波部１は、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）１５からの上り光信号の波長を合波し、上り光信号をＯＬＴに接続された光ファイバ３２に入力する。
【０１１３】
分波・合波部２はｎ個あり、それぞれ光ファイバ３３を介して最大ｎ個のＯＮＵに接続される。分波・合波部２は、下りスイッチ素子１０の出ポートからの下り光信号を合波し、ＯＮＵに接続された光ファイバ３３に入力する。また、分波・合波部２は、ＯＮＵからの上り光信号の波長を分波し、上り光信号を上りスイッチ素子１１の入ポートに入力する。
【０１１４】
光電気変換部３は、分波・合波部１からの下りの光信号を電気信号に変換し、電気信号をビットバッファ６に入力する。同時に、光電気変換部３は、分波・合波部１からの下りの光信号からクロックを抽出する。そのクロックは、位相同期発振器（ＰＬＯ）４に入力されるとともに、ビットバッファ６の書き込みクロックとして用いられる。
【０１１５】
位相同期発振器４は光電気変換部３からのクロックに同期したクロックパルスを発生し、パルス生成部（ＰＧ）５に入力する。
【０１１６】
パルス生成部５は、ビットバッファ部６、リセット信号生成部１３などに必要なパルスを生成し、各部にそのパルスを分配する。パルス生成部５からのパルスは、ビットバッファ部６では読み出しクロックとして用いられ、リセット信号生成部１３では光電気変換部１２の光信号レベルしきい値のリセットパルスを生成するのに用いられる。
【０１１７】
ビットバッファ部６は、光電気変換部３からの電気信号を、光電気変換部３からのクロックにより書き込み、パルス生成部５のクロックにより読み出す。これにより、ＯＬＴから送られてくる光信号から変換した電気信号のクロックは、伝送路上のクロックからＯＳＭ装置内のクロックにのせ換えられる。
【０１１８】
分岐部７は、ビットバッファ６からのＯＳＭ装置内クロックにのせ換えた電気信号を２つの信号に分岐し、一方を遅延部８、もう一方を下りパケット抽出部２０に入力する。
【０１１９】
遅延部８は、分岐部７からの電気信号処理に要する後述する時間を含めて、下りのパケットのスイッチングに対して最適なタイミングを与える分だけ遅延させた後、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）９に入力する。
【０１２０】
電気光変換部９は、遅延部８からの電気信号を光信号に変換し、下り光スイッチ素子１０に入力する。
【０１２１】
下り光スイッチ素子１０は、入ポートが１個で、出ポートがｎ個の光スイッチ素子であり、電気光変換部９からの下り光信号を、下りスイッチ制御部２４の指示にしたがってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。下り光スイッチ素子１０の出ポートからの光信号は、分波・合波部２に入力される。
【０１２２】
上り光スイッチ素子１１は、入ポートがｎ個で、出ポートが１個の光スイッチ素子であり、分波・合波部２からの上り光信号を、上りスイッチ制御部２５の指示に従ってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号は、光電気変換部（Ｏ／Ｅ）１２に入力される。
【０１２３】
光電気変換部１２は、上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号を電気信号に変換する。光電気変換部１２からの電気信号は分岐部４０に入力される。ここで、光電気変換部１２において、ＯＳＭ３１と距離の異なる複数のＯＮＵからの光レベルの異なる光信号の受信を可能とするため、光電気変換部１２の光信号のしきい値は、パケット単位（バースト信号単位）に、バースト信号の先頭で、リセット信号生成部１３からのパルスによってリセットされる。
【０１２４】
リセット信号生成部１３は、パルス生成部５からのクロックを受け、光電気変換部１２の光信号のしきい値のリセットパルスを生成し、リセットパルスを光電気変換部１２に入力する。
【０１２５】
分岐部４０は、光電気変換部１２からの電気信号を２つに分岐し、一方の電気信号を上りパケット抽出・到着時刻測定部４１に入力し、もう一方の電気信号を多重部１４に入力する。
【０１２６】
下りパケット抽出部２０は、分岐部７からの電気信号を受け、下りパケットと下りパケット長と下りパケットのプリアンブルにあるＬＬＩＤ（Logical Link Identifier）を抽出し、下りパケットとＬＬＩＤを下りパケット解析部２１に入力し、下りパケット長を下りスイッチ制御部２４に入力し、ＬＬＩＤをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【０１２７】
下りパケット解析部２１は、下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤと下りパケットを受け、ＬＬＩＤがＯＳＭ３１に相当しない場合、次の処理を行う。
（２１−１）ＧＡＴＥメッセージと判定すると、ディスカバリ用、レンジング用、送信制御用かの種類を判定し、ディスカバリ中であるか否かを判定し、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得する。当該メッセージの種類とｔ２とＴ２を上りスイッチ制御部２５に入力し、ｔ１を装置時刻管理部に入力し、ディスカバリ中であるか否かの情報とＧＡＴＥメッセージを検出したことをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
（２１−２）ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージと判定すると、該メッセージから、時刻情報ｔ１、当該メッセージの情報領域（ペイロード）に書かれたＯＬＴがＯＮＵに割り当てたＬＬＩＤ（以降、必要に応じてＬＬＩＤ_Ｒｅｇという）を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＬＬＩＤ_ＲｅｇをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【０１２８】
下りパケット解析部２１は、下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤと下りパケットを受け、ＬＬＩＤがＯＳＭ３１に相当する場合、次の処理を行う。
（２１−３）ＯＳＭ３１にＬＬＩＤが割り当てられていない場合（ＬＬＩＤが存在しない場合）、ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入力する。ＬＬＩＤが割り当てられている場合（ＬＬＩＤを前もって設定する場合も含む）、何もしない。
（２１−４）レンジング用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入カする。
（２１−５）送信制御用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入カし、ＲＥＰＯＲＴメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入力する。
【０１２９】
装置時刻管理部２２は、下りパケット解析部２１からの時刻情報（Time Stamp）ｔ１を自己の時計に設定し、時刻を上りスイッチ制御部２５、上りパケット生成・送信部２６、および上りパケット抽出・到着時刻測定部４１に入力する。
【０１３０】
上りパケット抽出・到着時刻測定部４１は、分岐部４０からの電気信号から上りパケットを抽出し、装置時刻管理部２２からの時刻に基づいて、上りパケットの到着時刻ｔ３を測定する。抽出した上りパケットとその到着時刻ｔ３は上りパケット解析部４２に入力される。
【０１３１】
上りパケット解析部４２は、上りパケット抽出・到着時刻測定部４１からの上りパケットと到着時刻ｔ３に対して、次の処理を行う。
（４２−１）ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージと判定すると、該メッセージに書かれているＬＬＩＤ、時刻情報（Time Stamp）ｔ１を取得し、上りパケット抽出・到着時刻測定部４１からのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージの到着時刻ｔ３を用いて、ＯＳＭ３１とＯＮＵの往復時間ＴｚをＴｚ＝ｔ３−ｔ１で算出し、ＬＬＩＤとＴｚの対応関係をＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
（４２−２）ＲＥＰＯＲＴメッセージと判定すると、該メッセージに書かれている、ＬＬＩＤと時刻情報（Time Stamp）ｔ１を取得し、上りパケット抽出・到着時刻測定部４１からのＲＥＰＯＲＴメッセージの到着時刻ｔ３を用いて、Ｔｚ=ｔ３−ｔ１で算出し、ＬＬＩＤとＴｚの対応関係をＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【０１３２】
ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３は、次の処理を行う。
（２３−１）上りパケット解析部４２からＬＬＩＤとＴｚ（ＬＬＩＤに対応するＯＮＵとＯＳＭとの往復時間）との対応関係を受け、ＬＬＩＤ−Ｔｚテーブルを作成し、ＬＬＩＤが与えられたときにＴｚを出力できるようにする。このＬＬＩＤ−Ｔｚテーブルは上りパケット解析部４２から受けるたびに更新する。
（２３−２）下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤを受け、そのＬＬＩＤがブロ−ドキャスト用の場合、ｎ個のポートから1つのポートｋ（ｋ＝１、２、．．．、ｎ）を選択し、ポートｋとスイッチ指示ｔｇｒを下りスイッチ制御部２４に入力する。このとき、このポートｋはディスカバリ周期ごとに変え、ｎ回の周期ですべてのポートが選択されるようにする。
（２３−３）（２３−２）の後で、下りパケット解析部２１からディスカバリ中である情報とＧＡＴＥメッセージ検出情報を受けた場合、（２３−２）で定めたポートｋを上りスイッチ制御部２５に入カする。
（２３−４）下りパケット解析部２１からディスカバリ中である情報と、ＬＬＩＤ_Ｒegを受けたら、（２３−２）でＬＬＩＤがブロ−ドキャストの場合に定めたポートｋと当該ＬＬＩＤ_ＲＥＧとの対応関係を作成する。（２３−２）はディスカバリ周期ごとにポート番号を変化させるので、ポート数ｎ周期の後には、すべてのポート番号とＬＬＩＤの対応関係のＬＬＩＤ−ポートテーブルが作成される。このテーブルより、ＬＬＩＤが与えられると対応するポート番号が得られる。
（２３−５）フレ−ム抽出部２０からＬＬＩＤを受け、そのＬＬＩＤがブロ−ドキャスト用でない場合（すなわち、あるＯＮＵに割り当てられたＬＬＩＤの場合）、（２３−４）で作成されたＬＬＩＤ−ポートテーブルからＬＬＩＤに基づきポート番号を定め、当該ポート番号とスイッチ指示ｔｇｒを下りスイッチ制御部２４に入力する。
（２３−６）（２３−５）の後で、下りパケット解析部２１からディスカバリ中でない情報とＧＡＴＥメッセージ検出情報を受けた場合、（２３−５）でＬＬＩＤから定めたポート番号と（２３−１）で作成されたＬＬＩＤ−ＴｚテーブルからＬＬＩＤに基づきＴｚを求め、ポート番号とＴｚを上りスイッチ制御部２５に入カする。
下りスイッチ制御部２４は、ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３からポート番号とスイッチ指示ｔｇｒを受け、下りパケット抽出部２０から下りパケット長を受け、入ポートと該ポート番号の出ポートとの接続を開始し、パケット長の時間だけ継続するように下り光スイッチ素子１０に指示する。
【０１３３】
上りスイッチ時間管理部２５は、下りパケット解析部２１からのＧＡＴＥメッセージの種類を受け、ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３からポート番号とＴｚを受け、上り光スイッチ素子に該ポート番号の入ポートと出ポートの接続を、装置管理部２２の時刻に基づいて接続開始時刻ｔｓで行い、接続継続時間Ｔｄだけ行うように指示する。ここで、ｔｓとＴｄはＧＡＴＥメッセージの送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２により以下のようにする。
（２５−１）ＧＡＴＥメッセージがディスカバリ用の場合、ｔｓ=ｔ２、Ｔｄ=Ｔｄw（ディスカバリウィンドウ時間：システム設計上予め定める時間）とする。これにより、ＯＮＵからのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージを通過させることができる。
（２５−２）ＧＡＴＥメッセージがレンジング用の場合、ｔｓ=ｔ２、Ｔｄ=Ｔｒｗ（レンジングウィンドウ時間：システム設計上予め定める時間））とする。これにより、ＯＮＵからのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージを通過させることができる。
（２５−３）ＧＡＴＥメッセージが送信制御用の場合、ｔｓ=ｔ２＋Ｔｚ、Ｔｄ=Ｔ２とする。これにより、当該ＧＡＴＥメッセージに基づきＯＮＵが送信するパケットを通過させることができる。
【０１３４】
上りパケット生成・送信部２６は、下りパケット解析部２１が指示したパケットを生成し、装置時刻管理部２２から時刻を受け、下りパケット解析部２１からの送信開始時刻ｔ２と送信継続時間Ｔ２に従って、上りパケットを多重部１４に送信する。
【０１３５】
多重部１４は、分岐部４０からの電気信号と上りパケット生成・送信部２６からの電気信号を多重し、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）１５に入力する。
【０１３６】
電気光変換部１５は、多重部１４からの電気信号を光信号に変換し、分波・合波部１に入力する。
【０１３７】
〈第６の実施の形態〉
次に、本発明の第６の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）について、図６を参照して、以下に説明する。
【０１３８】
光スイッチ装置（ＯＳＭ）３１は、ＯＬＴと光ファイバ３２で接続される１個の入出力ポートと最大ｎ個のＯＮＵと光ファイバ３３で接続されるｎ個の入出力ポートを有する。ＯＳＭ３１のＯＬＴ側の１個のポートはＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０の１個の入ポートと上り光スイッチ素子１１の１個の出ポートが対応し、ＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０のｎ個の出ポートと上り光スイッチ素子１１のｎ個の入ポートが対応する。本実施の形態では、下り方向および上り方向とも３Ｒ機能を有し、ＯＳＭ３１とＯＮＵの往復時間Ｔｚを自動的に測定し、光信号を分岐する光スプリッタがなく損失が小さいこと、および遅延部８が電気で精度よく実現できることに特徴を有する。
【０１３９】
分波・合波部１は、光ファイバ３２を介してＯＬＴから伝送される下り光信号の波長を分波し、下り光信号を光電気変換部（Ｏ／Ｅ）３に入力する。また、分波・合波部１は、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）１５からの上り光信号の波長を合波し、上り光信号をＯＬＴに接続された光ファイバ３２に入力する。
【０１４０】
分波・合波部２はｎ個あり、それぞれ光ファイバ３３を介して最大ｎ個のＯＮＵに接続される。分波・合波部２は、下りスイッチ素子１０の出ポートからの下り光信号を合波し、ＯＮＵに接続された光ファイバ３３に入力する。また、分波・合波部２は、ＯＮＵからの上り光信号の波長を分波し、上り光信号を上りスイッチ素子１１の入ポートに入力する。
【０１４１】
光電気変換部３は、分波・合波部１からの下りの光信号を電気信号に変換し、電気信号をビットバッファ６に入力する。同時に、光電気変換部３は、分波・合波部１からの下りの光信号からクロックを抽出する。そのクロックは、位相同期発振器（ＰＬＯ）４に入力されるとともに、ビットバッファ６の書き込みクロックとして用いられる。
【０１４２】
位相同期発振器４は光電気変換部３からのクロックに同期したクロックパルスを発生し、パルス生成部（ＰＧ）５に入力する。
【０１４３】
パルス生成部５は、ビットバッファ部６、リセット信号生成部１３、クロック変換部５０などに必要なパルスを生成し、各部にそのパルスを分配する。パルス生成部５からのパルスは、ビットバッファ部６では読み出しクロックとして用いられ、リセット信号生成部１３では光電気変換部１２の光信号レベルしきい値のリセットパルスを生成するのに用いられ、クロック変換部５０では読み出しクロックとして用いられる。
【０１４４】
ビットバッファ部６は、光電気変換部３からの電気信号を、光電気変換部３からのクロックにより書き込み、パルス生成部５のクロックにより読み出す。これにより、ＯＬＴから送られてくる光信号から変換した電気信号のクロックは、伝送路上のクロックからＯＳＭ装置内のクロックにのせ換えられる。
【０１４５】
分岐部７は、ビットバッファ６からのＯＳＭ装置内クロックにのせ換えた電気信号を２つの信号に分岐し、一方を遅延部８、もう一方を下りパケット抽出部２０に入力する。
【０１４６】
遅延部８は、分岐部７からの電気信号処理に要する後述する時間を含めて、下りのパケットのスイッチングに対して最適なタイミングを与える分だけ遅延させた後、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）９に入力する。
【０１４７】
電気光変換部９は、遅延部８からの電気信号を光信号に変換し、下り光スイッチ素子１０に入力する。
【０１４８】
下り光スイッチ素子１０は、入ポートが１個で、出ポートがｎ個の光スイッチ素子であり、電気光変換部９からの下り光信号を、下りスイッチ制御部２４の指示にしたがってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。下り光スイッチ素子１０の出ポートからの光信号は、分波・合波部２に入力される。
【０１４９】
上り光スイッチ素子１１は、入ポートがｎ個で、出ポートが１個の光スイッチ素子であり、分波・合波部２からの上り光信号を、上りスイッチ制御部２５の指示に従ってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号は、光電気変換部（Ｏ／Ｅ）１２に入力される。
【０１５０】
光電気変換部１２は、上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号を電気信号に変換し、クロックを抽出する。光電気変換部１２からの電気信号はクロック変換部５０に入力される。光電気変換部１２からのクロックはクロック変換部５０の書き込みクロックに入力される。ここで、光電気変換部１２において、ＯＳＭと距離の異なる複数のＯＮＵからの光レベルの異なる光信号の受信を可能とするため、光電気変換部１２の光信号のしきい値は、パケット単位（バースト信号単位）に、バースト信号の先頭で、リセット信号生成部１３からのパルスによってリセットされる。
【０１５１】
リセット信号生成部１３は、パルス生成部５からのクロックを受け、光電気変換部１２の光信号のしきい値のリセットパルスを生成し、リセットパルスを光電気変換部１２に入力する。
【０１５２】
クロック変換部５０は、ＯＮＵから送られてくる光信号から変換した電気信号を、光電気変換部１２からの伝送路上のクロックで書き込み、パルス生成部５からのクロックで読み出すことによって、ＯＳＭ装置内のクロックにのせ換え、分岐部４０に入力する。
【０１５３】
分岐部４０は、クロック変換部５０からの電気信号を２つに分岐し、一方の電気信号を上りパケット抽出・到着時刻測定部４１に入力し、もう一方の電気信号を多重部１４に入力する。
【０１５４】
下りパケット抽出部２０は、分岐部７からの電気信号を受け、下りパケットと下りパケット長と下りパケットのプリアンブルにあるＬＬＩＤ（Logical Link Identifier）を抽出し、下りパケットとＬＬＩＤを下りパケット解析部２１に入力し、下りパケット長を下りスイッチ制御部２４に入力し、ＬＬＩＤをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【０１５５】
下りパケット解析部２１は、下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤと下りパケットを受け、ＬＬＩＤがＯＳＭ３１に相当しない場合、次の処理を行う。
（２１−１）ＧＡＴＥメッセージと判定すると、ディスカバリ用、レンジング用、送信制御用かの種類を判定し、ディスカバリ中であるか否かを判定し、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得する。当該メッセージの種類とｔ２とＴ２を上りスイッチ制御部２５に入力し、ｔ１を装置時刻管理部に入力し、ディスカバリ中であるか否かの情報とＧＡＴＥメッセージを検出したことをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
（２１−２）ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージと判定すると、該メッセージから、時刻情報ｔ１、当該メッセージの情報領域（ペイロード）に書かれたＯＬＴがＯＮＵに割り当てたＬＬＩＤ（以降、必要に応じてＬＬＩＤ_Ｒｅｇという）を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＬＬＩＤ_ＲｅｇをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【０１５６】
下りパケット解析部２１は、下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤと下りパケットを受け、ＬＬＩＤがＯＳＭ３１に相当する場合、次の処理を行う。
（２１−３）ＯＳＭ３１にＬＬＩＤが割り当てられていない場合（ＬＬＩＤが存在しない場合）、ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入力する。ＬＬＩＤが割り当てられている場合（ＬＬＩＤを前もって設定する場合も含む）、何もしない。
（２１−４）レンジング用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入カする。
（２１−５）送信制御用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入カし、ＲＥＰＯＲＴメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入力する。
【０１５７】
装置時刻管理部２２は、下りパケット解析部２１からの時刻情報（Time Stamp）ｔ１を自己の時計に設定し、時刻を上りスイッチ制御部２５、上りパケット生成・送信部２６、および上りパケット抽出・到着時刻測定部４１に入力する。
【０１５８】
上りパケット抽出・到着時刻測定部４１は、分岐部４０からの電気信号から上りパケットを抽出し、装置時刻管理部２２からの時刻に基づいて、上りパケットの到着時刻ｔ３を測定する。抽出した上りパケットとその到着時刻ｔ３は上りパケット解析部４２に入力される。
【０１５９】
上りパケット解析部４２は、上りパケット抽出・到着時刻測定部４１からの上りパケットと到着時刻ｔ３に対して、次の処理を行う。
（４２−１）ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージと判定すると、該メッセージに書かれているＬＬＩＤ、時刻情報（Time Stamp）ｔ１を取得し、上りパケット抽出・到着時刻測定部４１からのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージの到着時刻ｔ３を用いて、ＯＳＭ３１とＯＮＵの往復時間ＴｚをＴｚ＝ｔ３−ｔ１で算出し、ＬＬＩＤとＴｚの対応関係をＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
（４２−２）ＲＥＰＯＲＴメッセージと判定すると、該メッセージに書かれている、ＬＬＩＤと時刻情報（Time Stamp）ｔ１を取得し、上りパケット抽出・到着時刻測定部４１からのＲＥＰＯＲＴメッセージの到着時刻ｔ３を用いて、Ｔｚ=ｔ３−ｔ１で算出し、ＬＬＩＤとＴｚの対応関係をＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【０１６０】
ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３は、次の処理を行う。
（２３−１）上りパケット解析部４２からＬＬＩＤとＴｚ（ＬＬＩＤに対応するＯＮＵとＯＳＭとの往復時間）との対応関係を受け、ＬＬＩＤ−Ｔｚテーブルを作成し、ＬＬＩＤが与えられたときにＴｚを出力できるようにする。このＬＬＩＤ−Ｔｚテーブルは上りパケット解析部４２から受けるたびに更新する。
（２３−２）下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤを受け、そのＬＬＩＤがブロ−ドキャスト用の場合、ｎ個のポートから1つのポートｋ（ｋ＝１、２、．．．、ｎ）を選択し、ポートｋとスイッチ指示ｔｇｒを下りスイッチ制御部２４に入力する。このとき、このポートｋはディスカバリ周期ごとに変え、ｎ回の周期ですべてのポートが選択されるようにする。
（２３−３）（２３−２）の後で、下りパケット解析部２１からディスカバリ中である情報とＧＡＴＥメッセージ検出情報を受けた場合、（２３−２）で定めたポートｋを上りスイッチ制御部２５に入カする。
（２３−４）下りパケット解析部２１からディスカバリ中である情報と、ＬＬＩＤ_Ｒegを受けたら、（２３−２）でＬＬＩＤがブロ−ドキャストの場合に定めたポートｋと当該ＬＬＩＤ_ＲＥＧとの対応関係を作成する。（２３−２）はディスカバリ周期ごとにポート番号を変化させるので、ポート数ｎ周期の後には、すべてのポート番号とＬＬＩＤの対応関係のＬＬＩＤ−ポートテーブルが作成される。このテーブルより、ＬＬＩＤが与えられると対応するポート番号が得られる。
（２３−５）フレ−ム抽出部２０からＬＬＩＤを受け、そのＬＬＩＤがブロ−ドキャスト用でない場合（すなわち、あるＯＮＵに割り当てられたＬＬＩＤの場合）、（２３−４）で作成されたＬＬＩＤ−ポートテーブルからＬＬＩＤに基づきポート番号を定め、当該ポート番号とスイッチ指示ｔｇｒを下りスイッチ制御部２４に入力する。
（２３−６）（２３−５）の後で、下りパケット解析部２１からディスカバリ中でない情報とＧＡＴＥメッセージ検出情報を受けた場合、（２３−５）でＬＬＩＤから定めたポート番号と（２３−１）で作成されたＬＬＩＤ−ＴｚテーブルからＬＬＩＤに基づきＴｚを求め、ポート番号とＴｚを上りスイッチ制御部２５に入カする。
下りスイッチ制御部２４は、ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３からポート番号とスイッチ指示ｔｇｒを受け、下りパケット抽出部２０から下りパケット長を受け、入ポートと該ポート番号の出ポートとの接続を開始し、パケット長の時間だけ継続するように下り光スイッチ素子１０に指示する。
【０１６１】
上りスイッチ時間管理部２５は、下りパケット解析部２１からのＧＡＴＥメッセージの種類を受け、ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３からポート番号とＴｚを受け、上り光スイッチ素子に該ポート番号の入ポートと出ポートの接続を、装置管理部２２の時刻に基づいて接続開始時刻ｔｓで行い、接続継続時間Ｔｄだけ行うように指示する。ここで、ｔｓとＴｄはＧＡＴＥメッセージの送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２により以下のようにする。
（２５−１）ＧＡＴＥメッセージがディスカバリ用の場合、ｔｓ=ｔ２、Ｔｄ=Ｔｄw（ディスカバリウィンドウ時間：システム設計上予め定める時間）とする。これにより、ＯＮＵからのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージを通過させることができる。
（２５−２）ＧＡＴＥメッセージがレンジング用の場合、ｔｓ=ｔ２、Ｔｄ=Ｔｒｗ（レンジングウィンドウ時間：システム設計上予め定める時間））とする。これにより、ＯＮＵからのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージを通過させることができる。
（２５−３）ＧＡＴＥメッセージが送信制御用の場合、ｔｓ=ｔ２＋Ｔｚ、Ｔｄ=Ｔ２とする。これにより、当該ＧＡＴＥメッセージに基づきＯＮＵが送信するパケットを通過させることができる。
【０１６２】
上りパケット生成・送信部２６は、下りパケット解析部２１が指示したパケットを生成し、装置時刻管理部２２から時刻を受け、下りパケット解析部２１からの送信開始時刻ｔ２と送信継続時間Ｔ２に従って、上りパケットを多重部１４に送信する。
【０１６３】
多重部１４は、分岐部４０からの電気信号と上りパケット生成・送信部２６からの電気信号を多重し、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）１５に入力する。
【０１６４】
電気光変換部１５は、多重部１４からの電気信号を光信号に変換し、分波・合波部１に入力する。
【０１６５】
次に、本発明の光スイッチ装置（ＯＳＭ）のディスカバリ操作について、図７のシーケンスを参照して、以下に説明する。このシーケンスは、上記の第１〜第６の実施の形態において、下り光スイッチ素子と上り光スイッチ素子の接続開始と接続終了のタイミングを提供するものである。
【０１６６】
図７に示すように、下り方向については、パケットを検出すると、すべてパケット単位に下り光スイッチ素子の接続を開始し、下りパケットが通過後に接続を終了する。この場合、下りパケットとして、ディスカバリ操作のときには、ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージ、ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージ、レンジング用ＧＡＴＥメッセージがあるから、これらのメッセージごとに接続と接続終了を繰り返す。
【０１６７】
上り方向については、ディスカバリ操作のときには、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱメッセージとＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＡＣＫメッセージを確実に通す必要がある。
【０１６８】
ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱメッセージは、ＯＳＭの時計で、ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージに書かれた送信開始時刻（Grant Start Time）ｔｄ２の時刻と時刻ｔｄ２からディスカバリウインドウ時間Ｔｄｗだけ経った時刻ｔｄ２＋Ｔｄｗの間にＯＳＭを通過するはずである。したがって、ＯＳＭは自己の時計で時刻ｔｄ２で接続を開始し、時刻ｔｄ２＋Ｔｄｗに接続を終了すればよい。
【０１６９】
また、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＡＣＫメッセージは、ＯＳＭの時計で、レンジング用ＧＡＴＥメッセージに書かれた送信開始時刻（Grant Start Time）ｔｒ２と時刻ｔｒ２からレンジングウインドウ時間Ｔｒｗだけたった時刻ｔｒ２＋Ｔｒｗの間にＯＳＭを通過するはずである。したがって、ＯＳＭは自己の時計で時刻ｔｒ２で接続を開始し、時刻ｔｒ２＋Ｔｒｗに接続を終了すればよい。
【０１７０】
上り方向について、ディスカバリ操作以外のときには、送信制御用ＧＡＴＥメッセージに書かれたＬＬＩＤ、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２と送信継続時間Ｔ２を取得し、ＬＬＩＤに対応するポート番号の入ポートと出ポートとを、時刻ｔ２＋Ｔｚで接続を開始し、Ｔ２だけ接続を継続する。このような各メッセージごとの接続及び接続の終了は各ＯＮＵについて順々に行われる。
【０１７１】
ここで、ＯＮＵにおけるディスカバリ操作の中で、ＯＳＭのポート番号とＯＮＵのＬＬＩＤの対応関係を求める際に、ＯＳＭ自身がディスカバリ操作を行うことはないようにする方法を採ることができる。つまり、システム設計上、ＯＳＭに割り当てるＬＬＩＤは当初から定めておくものであり、ＯＳＭ自身がＬＬＩＤを割り付ける操作を行うことはないようにすることができる。
【０１７２】
また、上記方法とは異なり、ＯＳＭに対してもＯＮＵと同様、ＯＬＴからディスカバリ操作を行う方法もある。このディスカバリ操作はＯＮＵに先んじて行われるものである。このときＯＳＭは、ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージを受けたら、センタ装置（ＯＬＴ）にＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱメッセージで応答し、次にセンタ装置（ＯＬＴ）からＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージを受けたら、該メッセージからＬＬＩＤを取得することになる。
【０１７３】
また、光スイッチ装置（ＯＳＭ）がＯＳＭのＬＬＩＤの書かれたレンジング用ＧＡＴＥメッセージを受けたら、該メッセージに書かれた時刻情報（Time Stamp）を自己の時計に合わせ、該メッセージに書かれた送信開始時刻ｔ２に送信継続時間Ｔ２の間だけ、センタ装置（ＯＬＴ）に対してＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＡＣＫメッセージで応答するといった方法を用いると良い。
【０１７４】
また、ディスカバリ終了後において、ＯＬＴでＯＳＭとの往復時間を必要に応じて更新することを可能にする方法を用いると良い。つまり、ＯＳＭがＯＳＭのＬＬＩＤの書かれた送信制御用ＧＡＴＥメッセージを受けたら、該メッセージに書かれた時刻情報（Time Stamp）ｔ１を自己の時計に合わせ、該メッセージに書かれた送信開始時刻ｔ２に送信継続時間Ｔ２だけ、センタ装置（ＯＬＴ）に対してＲＥＰＯＲＴメッセージで応答すると良い。
【０１７５】
また、本発明の第１〜第３の実施の形態にだけ適用できるものであるが、ＯＬＴからＯＳＭに対し、ＯＳＭとＯＮＵとの往復時間Ｔｚを転送する方法を用いても良い。つまり、送信制御用ＧＡＴＥメッセージに新たにＴｚを転送する領域を設け、その領域を用いてＴｚを送信する方法である。ＯＳＭは送信制御用ＧＡＴＥメッセージを検出するごとに、このＴｚも取得する。この方法であれば、新たなフレームを定義する必要がない。また、送信制御用ＧＡＴＥメッセージを受けるごとに、Ｔｚの値を更新することができる。なお、このような処理は、本発明の第２、第３の実施の形態でいえば、下りパケット解析部２１の処理（２１−３）のところに相当するものである。
【０１７６】
なお、上述した形態は本発明の光スイッチ装置などを実施するための最良のものであるがこれらに限定する趣旨ではない。従って、本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１７７】
【図１】本発明の第１の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）の概略構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）の概略構成図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）の概略構成図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）の概略構成図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）の概略構成図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）の概略構成図である。
【図７】本発明の第１から第６の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）のディスカバリ操作における接続開始時刻、接続終了時刻を表すシーケンス図である。
【図８】従来の光スイッチ装置（ＯＳＭ）の概略構成図である。
【図９】従来のパケット構成を示す図である。
【図１０】従来のディスカバリ操作を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
【０１７８】
１、２ 分波・合波部
３ 光電気変換部（Ｏ／Ｅ）
４ 位相同期発振器（ＰＬＯ）
５ パルス生成部（ＰＧ）
６ ビットバッファ
７ 分岐部
８ 遅延部
９ 電気光変換部（Ｅ／Ｏ）
１０ 下り光スイッチ素子
１１ 上り光スイッチ素子
１２ 光電気変換部（Ｏ／Ｅ）
１３ リセット信号生成部
１４ 多重部
１５ 電気光変換部（Ｅ／Ｏ）
２０ 下りパケット抽出部
２１ 下りパケット解析部
２２ 装置時刻管理部
２３ ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部
２４ 下りスイッチ制御部
２５ 上りスイッチ制御部
２６ 上りパケット生成・送信部
３１ 光スイッチ装置（ＯＳＭ）
３２、３３ 光ファイバ
３４ 制御部
４０ 分岐部
４１ 上りパケット抽出・到着時刻測定部
４２ 上りパケット解析部
５０ クロック変換部
６０ 光スプリッタ（１×２スプリッタ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光アクセスネットワークに用いる光スイッチ装置の構成に関する。光スイッチ装置にこれまで必要だった１×２スプリッタを不要にし、光スイッチ装置の挿入損失を低減するとともに、光スイッチ装置（ＯＳＭ(Optical Switching Module)）とセンタ装置（ＯＬＴ(Optical Line Unit)）との間の損失を補償し、センタ装置とリモート装置（ＯＮＵ(Optical Network Unit)）との伝送距離を伸ばすための技術に関する。さらに本発明は、下り方向スイッチングに必要な従来光レベルで実現していた遅延を電気レベルで実現することを可能にし、極めて精度よく実現するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、１つのセンタ装置（ＯＬＴ）と、複数のリモート装置（ＯＮＵ）と、前記ＯＬＴと前記ＯＮＵとの間に接続された１つの光スイッチとでツリー状に構成した光アクセスネットワークに関する技術が開示されている。
【０００３】
特許文献１では、固定長のタイムスロットをスイッチングの単位として使っている。下り方向はポートを周期的に接続している。上り方向は、すべてのＯＮＵが最大遅延時間になるように遅延時間を与えた後に送信させ、ポートを周期的に接続している。
【０００４】
非特許文献１には、１つのセンタ装置（ＯＬＴ）と、複数のリモート装置（ＯＮＵ）と、前記ＯＬＴと前記ＯＮＵとの間に接続された少なくとも１つの光スプリッタとでツリー状に構成した光アクセスネットワークに関する技術が開示されている。
【０００５】
一般に、このような光ネットワークはＰＯＮ（Passive Optical Network）と呼ばれ、特に非特許文献１で述べられているＰＯＮは、イーサネット（Ethernet）（登録商標）フレームを用いることからＥ−ＰＯＮ、または伝送路の速度がギガビット（Gigabit）である意味を込めてＧＥ−ＰＯＮと呼ばれている。
【０００６】
また、１つのセンタ装置（ＯＬＴ）と、複数のリモート装置（ＯＮＵ）と、前記ＯＬＴと前記ＯＮＵとの間に接続された少なくとも１つの光スイッチ装置（ＯＳＭ）とでツリー状に構成した光アクセスネットワークは、非特許文献２および非特許文献３に開示されている。
【０００７】
非特許文献２および非特許文献３で述べられている従来のＯＳＭを図８に示す。ＯＳＭ３１は入ポートが１個で出ポートがｎ個の下り光スイッチ素子１０と、入ポートがｎ個で出ポートが１個の上り光スイッチ素子１１を有している。そして、下り光スイッチ素子１０の１個の入ポートと上り光スイッチ素子１１の１個の出ポートは波長多重により、ＯＳＭ３１の１個のポートになり、１本の光ファイバを介してＯＬＴと接続される。また、下り光スイッチ素子１０の出ポートｋ（ｋ＝１、２、３、・・・、ｎ）と上り光スイッチ素子１１の入ポートｋ（ｋ＝１、２、３、・・・、ｎ）は波長多重により、ＯＳＭ３１のポートｋ（ｋ＝１、２、３、・・・、ｎ）となり、それぞれ１本の光ファイバでＯＮＵと接続される。
【０００８】
ＯＳＭ３１の下り光スイッチ素子１０および上り光スイッチ素子１１のスイッチングの制御は、下り光スイッチ素子１０の入ポートの前に１×２スプリッタ（光スプリッタ６０）によりセンタ装置からの光信号を分岐し、一方を下り光スイッチ素子１０に入力し、もう一方は光信号を電気信号に変換した信号を用いて行われる。また、上り光スイッチ素子１１の出ポートの次にも１×２光スプリッタ（光スプリッタ６０）が置かれ、ＯＳＭ３１からＯＬＴへパケットを送信できるようにしている。
【０００９】
ＯＳＭ３１の下り光スイッチ素子１０のスイッチングは、センタ装置（ＯＬＴ）からの光信号を変換した電気信号からパケットを検出し、パケットに付されたＯＮＵの識別番号であるＬＬＩＤ（Logical Link Identifier）とパケット長により行われる。また、上り光スイッチ素子１１のスイッチングは、センタ装置（ＯＬＴ）からの光信号を変換した電気信号からＧＡＴＥメッセージを検出し、ＧＡＴＥメッセージに付された送信先のＯＮＵのＬＬＩＤ、ＯＮＵの送信開始時刻および送信継続時間によって行われる。下り光スイッチ素子１０の出ポートおよび上り光スイッチ素子１１の入ポート、すなわちＯＮＵ側のＯＳＭ３１のポート選択はＬＬＩＤによって行われる。
以上みたように、下り方向および上り方向とも１×２スプリッタが置かれている。
【００１０】
ここで、非特許文献１の内容のうち、パケット構成、ＯＬＴのＯＮＵに対する送信制御およびＯＬＴのＯＮＵに対するディスカバリ操作ついて説明する。ここで、パケットという用語を一貫して用いるが、フレームという用語を用いても内容は変わらない。
【００１１】
パケット構成を図９に示す。大きくプレアンブル部、ＭＡＣ（Media Access Control）ヘッダ部、ペイロード部、誤り検出部ＦＣＳ（Frame Check Sequence）から構成される。
【００１２】
プレアンブル部はビット同期を図る０x５５（０１０１０１０１）という符号と、ＯＮＵの識別番号に相当するＬＬＩＤ（Logical Link Identifier）、ＬＬＩＤを検出するためのＳＬＤ（Start of LLID Delimiter）と呼ばれる符号０xｄ５（１１０１０１０１）およびＳＬＤとＬＬＩＤのビット誤りを検出するＣＲＣ(Cyclic Redundancy Check)から構成されている。
【００１３】
ＭＡＣヘッダ部は、送信先ＭＡＣアドレス（DA: Destination Address）、送信元ＭＡＣアドレス（SA: Source Address）、長さ／タイプ(L/T: Length/Type)から構成される。
【００１４】
ペイロード部にはユーザのデータやネットワークの制御を司るデータが入る。ネットワークの制御を司るパケットは、ＧＡＴＥメッセージ、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱメッセージ、ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージ、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＡＣＫメッセージ、ＲＥＰＯＲＴメッセージの５種類が定義されている。また、これらのメッセージには共通的に時刻情報（Time Stamp）が定義されている。
【００１５】
ＧＡＴＥメッセージはＯＮＵに対する送信制御に使われる。ＧＡＴＥメッセージでは、図９のペイロード部分に、ＧＡＴＥメッセージの識別番号（Opcode）、ＯＬＴの時刻を配信する時刻情報（Time Stamp）、ディスカバリ（Discovery）か否かを示すディスカバリフラグ（Discovery Flag）、ＯＮＵの送信開始時刻（Grant Start Time）、ＯＮＵの送信継続時間（Grant Length）などの情報が書き込まれている。
【００１６】
ディスカバリ操作は、新しくＯＮＵを接続するときや、ＯＮＵの電源をオフにして再度オンにするときなどにＯＬＴがＯＮＵにＬＬＩＤを付与し、ＬＬＩＤを付与したＯＮＵの往復時間の最初の測定を行う操作である。任意の時点に新しくＯＮＵを接続しても、ＯＮＵの電源をオフにして再度オンにしても、ＬＬＩＤの付与と往復時間の測定を可能にするために、ディスカバリ操作は周期的に行われる。なお、この周期についてはシステム設計者が決めることになっている。
【００１７】
ディスカバリ操作を図１０に示す。ディスカバリ操作の最初に、ＯＬＴからＧＡＴＥメッセージが送信される。このＧＡＴＥメッセージは、ＬＬＩＤの定まっていないＯＮＵを対象とするので、そのＬＬＩＤはブロードキャスト用に定義したものが使われる。さらに、Discoveryフラグは１、送信先ＭＡＣアドレスはマルチキャストが用いられる。以後、このようなＧＡＴＥメッセージを「ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージ」と呼ぶ。
【００１８】
ＰＯＮ（Passive Optical Network）では、ＯＬＴから送信されたディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージは、光スプリッタにより分岐されて、分岐スプリッタに接続されているすべてのＯＮＵに到着する。まだ、ＬＬＩＤを付与されていない未登録のＯＮＵはこのディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージを受信すると、ＯＬＴに登録を要求するために、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱメッセージを一斉に送信する。このとき、光スプリッタからＯＬＴの区間で、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱメッセージが衝突するのを避けるために、各未登録のＯＮＵはディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージに書かれた送信開始時刻ｔｄ２を基点としてランダム時間だけ待った後に、送信元ＭＡＣアドレスをそのＯＮＵのＭＡＣアドレスとしたＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱメッセージを送信する。
【００１９】
ＯＬＴが、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱメッセージを受信すると、ＯＬＴはＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱメッセージからＯＮＵのＭＡＣアドレスＯＮＵを取得し、ＬＬＩＤを新たに割り当て、ＯＮＵのＭＡＣアドレスとＬＬＩＤの対応関係を管理する。ＯＬＴはＯＮＵに割り当てたＬＬＩＤをＯＮＵに知らせるために、ＬＬＩＤをパケットの情報領域（ペイロード）に書き込んだＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージを送信する。ＯＮＵはこのメッセージを受け、ＬＬＩＤを得た後には、ＯＮＵが送信するパケットのプレアンブル部にはこのＬＬＩＤを付けて送信する。また、ＯＮＵはＯＬＴから送られてくるパケットが自己宛か否かをプレアンブル部のＬＬＩＤで判定する。プレアンブルのＬＬＩＤとＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージのデータ領域に書かれたＬＬＩＤとを特に区別する必要があるとき、後者をＬＬＩＤ＿Ｒｅｇと書くことにする。
【００２０】
その後に、ＯＬＴはＯＮＵの往復時間を測定（レンジングと呼ばれる）するために、ＯＮＵをＬＬＩＤで指定して、送信ＭＡＣアドレスをマルチキャストとし、ディスカバリフラグを０としたＧＡＴＥメッセージが送られる。以降、このＧＡＴＥメッセージを「レンジング用ＧＡＴＥメッセージ」という。このＬＬＩＤに相当するＯＮＵがレンジング用ＧＡＴＥメッセージを受信すると、レンジング用ＧＡＴＥメッセージに書かれた時刻情報（Time Stamp）ｔｒ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔｒ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔｒ２を取得し、時刻情報ｔｒ１をＯＮＵの時計に設定し、その時計で送信開始時刻ｔｒ２に、送信継続時間Ｔｒ２だけ、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＡＣＫメッセージをＯＬＴに送信する。このとき、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＡＣＫメッセージの時刻情報（Time Stamp）にはＯＮＵの時計でｔｒ２が書かれていることに注意する。ＯＬＴが、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＡＣＫメッセージを自己の時計で時刻ｔｒ３で受信したとすると、このメッセージに書かれているｔｒ２とからＯＬＴとＯＮＵの往復時間ＲＴＴａをＲＴＴａ＝ｔｒ３−ｔｒ２で得ることができる。ＯＬＴによりＯＮＵとの間の往復時間の測定が行われ、そのＯＮＵの登録が終了する。
【００２１】
登録が終了したＯＮＵの送信制御を行うために、ＯＬＴはそのＯＮＵに対応するＬＬＩＤを付し、送信ＭＡＣアドレスをそのＯＮＵのＭＡＣアドレスとし、ディスカバリフラグを０としたＧＡＴＥメッセージを用いる。以降、このＧＡＴＥメッセージを「送信制御用ＧＡＴＥメッセージ」と呼ぶ。また、ＯＬＴは送信制御用ＧＡＴＥメッセージが要求するＲＥＰＯＲＴメッセージにより、ＯＮＵの送信要求を調べる。また、同時にＯＬＴは送信制御用ＧＡＴＥメッセージに書いたＯＮＵの送信開始時刻ｔ２とＲＥＰＯＲＴメッセージの到着時刻ｔ３により往復時間ＲＴＴａ＝ｔ３−ｔ２を測定し、測定時間の更新を行う。
【特許文献１】特開平７−１７７０９８号公報
【非特許文献１】IEEE802.3ahTM/D.3.3, “Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection （CSMA/CD） access method and physical layer specifications,” September 7, 2004.
【非特許文献２】上田裕巳、野村拓望、牧野州哲、坪井利憲、黒川弘章、河西宏之：“次世代光アクセスネットワークアーキテクチャの提案−光スイッチモジュールを適用した光アクセスネットワーク”、電子情報通信学会技術報告、ＣＳ２００４−２５３（２００５−０３）。
【非特許文献３】野村拓望、伊藤睦、黒川弘章、上田裕巳、坪井利憲、河西宏之：“次世代光アクセスネットワークアーキテクチャにおける光スイッチモジュール構成法”、電子情報通信学会技術報告、ＣＳ２００４−２５４（２００５−０３）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、上述した従来例においては次のような問題点があった。
１つのセンタ装置（ＯＬＴ）と、複数のリモート装置（ＯＮＵ）と、前記ＯＬＴと前記ＯＮＵとの間に接続された少なくとも１つの光スイッチ装置（ＯＳＭ）とでツリー状に構成した光アクセスネットワークでは、ＯＬＴとＯＮＵとの伝送距離はＯＳＭの挿入損失によって決定される。
【００２３】
ところが従来技術のＯＳＭには、図８でみたように、下り方向および上り方向とも内部に２×１光スプリッタ（光スプリッタ６０）が用いられている。２×１光スプリッタ（光スプリッタ６０）の挿入損失は約４ｄＢである。これがＯＳＭ３１の挿入損失に加わることになり、下り光スイッチ素子１０および上り光スイッチ素子１１の挿入損失を小さくしても、ＯＳＭ３１全体では４ｄＢ以下にはできない。光アクセスネットワークで用いられる１３１０ｎｍ帯シングルモードファイバの損失は約０.３４ ｄＢ/ｋｍであるから、４ｄＢは１１.８ｋｍに相当する。逆にいえば、もしＯＳＭ３１から２×１光スプリッタ（光スプリッタ６０）を除去できれば、ＯＬＴとＯＮＵとの伝送距離を１１.８ｋｍ伸ばせることになる。さらに図８の遅延部５１は光レベル、例えば光ファイバの長さを調整して実現されるが、この遅延部５１はナノセコンドオーダの調整が必要であり、必ずしも容易ではない。
【００２４】
本発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、光スイッチ装置を用いた光アクセスネットワークにおいて、ＯＬＴとＯＮＵの伝送距離を伸ばすことであり、上り方向および下り方向の２×１光スプリッタを不要にすることである。さらに、下り方向の光スイッチングに必要な遅延を電気で精度よく実現することを可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記課題を解決するために、本発明は、１つのセンタ装置（ＯＬＴ）と、複数のリモート装置（ＯＮＵ）と、ＯＬＴとＯＮＵとの間に接続された少なくとも１つの光スイッチ装置（ＯＳＭ）とでツリー状に構成した光アクセスネットワークの光スイッチ装置であって、
下りスイッチ素子の入ポートの前で光信号を電気信号に変換し、電気信号を２つに分岐し、一方の電気信号を下りおよび上りの光スイッチ素子のスイッチング制御に用い、もう一方の電気信号を光信号に変換し、下り光スイッチ素子に入力する。また、上りスイッチ素子の出ポートの後で、光信号を電気信号に変換し、その電気信号と、光スイッチ装置からセンタ装置に送信する電気信号とを多重した後に、光信号に変換する。
以上により、１×２光スプリッタを削除するとともに、下りスイッチ素子の前に必要な遅延を電気で実現した光スイッチ装置(ＯＳＭ)を提供する。
【００２６】
また、本発明は、１つのセンタ装置（ＯＬＴ）と、複数のリモート装置（ＯＮＵ）と、ＯＬＴとＯＮＵとの間に接続された少なくとも１つの光スイッチ装置（ＯＳＭ）とでツリー状に構成した光アクセスネットワークの光スイッチ装置であって、
ＯＬＴからのディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージを検出したとき、
１個の入ポートとｎ個の出ポートを有する下り光スイッチ素子の入ポートとｎ個の出ポートうちの１個の出ポートｋ（ｋ＝１、２、・・・、ｎ）を接続し、
ｎ個の入ポートと１個の出ポートを有する上り光スイッチ素子のｎ個の入ポートうちの１個の入ポートｋ（ｋ＝１、２、・・・、ｎ）と出ポートを接続し、
ＯＬＴからのＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージを検出したときは、ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージに書き込まれているリモート装置のＬＬＩＤ（ＬＬＩＤ＿Ｒｅｇ）を取得し、
ＯＮＵのＬＬＩＤと自機のリモート装置側ポートｋとの対応関係を定める光スイッチ装置（ＯＳＭ）を提供する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、下り方向および上り方向とも約４ｄＢの損失が減少できる。さらに、光スイッチ装置（ＯＳＭ）内でセンタ装置側（ＯＬＴ）からの光信号を再生するので、ＯＬＴとＯＳＭとの間の光ファイバの損失も削除できる。したがって、光スイッチ装置を用いた光アクセスネットワークにおけるＯＬＴとＯＮＵとの伝送距離を大幅に伸ばすことが可能となる。さらに、下りスイッチ素子の前に必要な遅延を電気で精度よく実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には、同一の符号が付されている。
【００２９】
〈第１の実施の形態〉
まず、本発明の第１の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）について、図１を参照して、以下に説明する。
【００３０】
光スイッチ装置（ＯＳＭ）３１は、ＯＬＴと光ファイバ３２で接続される１個の入出力ポートと最大ｎ個のＯＮＵと光ファイバ３３で接続されるｎ個の入出力ポートを有する。ＯＳＭ３１のＯＬＴ側の１個のポートはＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０の１個の入ポートと上り光スイッチ素子１１の１個の出ポートが対応し、ＯＳＭ内の下り光スイッチ素子のｎ個の出ポートと上り光スイッチ素子のｎ個の入ポートが対応する。本実施の形態では、光信号を分岐する光スプリッタがなく損失が小さいこと、および遅延部８が電気で精度よく実現できることに特徴を有する。なお、ＯＳＭ３１には、当該ＯＳＭ３１の中央処理制御を行うＣＰＵ(Central Processing Unit)を用いる場合、当該ＣＰＵと、当該ＣＰＵが中央処理制御を行うときに読み出すプログラムを格納するＲＯＭ(Read Only Memory)が記録媒体として搭載されている。この点は後述する他の形態においても同様である。
【００３１】
分波・合波部１は、光ファイバ３２を介してＯＬＴから伝送される下り光信号の波長を分波し、下り光信号を光電気変換部３に入力する。また、分波・合波部１は、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）１５からの上り光信号の波長を合波し、上り光信号をＯＬＴに接続された光ファイバ３２に入力する。
【００３２】
分波・合波部２はｎ個あり、それぞれ光ファイバ３３を介して最大ｎ個のＯＮＵに接続される。分波・合波部２は、下りスイッチ素子１０の出ポートからの下り光信号を合波し、ＯＮＵに接続された光ファイバ３３に入力する。また、分波・合波部２は、ＯＮＵからの上り光信号の波長を分波し、上り光信号を上りスイッチ素子１１の入ポートに入力する。
【００３３】
光電気変換部３は、分波・合波部１からの下りの光信号を電気信号に変換する。
【００３４】
分岐部７は、光電気変換部３からの電気信号を２つの信号に分岐し、一方を遅延部８、もう一方を制御部３４に入力する。
【００３５】
遅延部８は、分岐部７からの電気信号を、制御部３４後の処理に要する時間を含めて、下りのパケットのスイッチングに対して最適なタイミングを与える分だけ遅延させた後、電気光変換部９に入力する。
【００３６】
電気光変換部（Ｅ／Ｏ）９は、遅延部８からの電気信号を光信号に変換し、下り光スイッチ素子１０に入力する。
【００３７】
下り光スイッチ素子１０は、入ポートが１個で、出ポートがｎ個の光スイッチ素子であり、電気光変換部９からの下り光信号を、制御部３４の指示にしたがってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。下り光スイッチ素子１０の出ポートからの光信号は、分波・合波部２に入力される。
【００３８】
上り光スイッチ素子１１は、入ポートがｎ個で、出ポートが１個の光スイッチ素子であり、分波・合波部２からの上り光信号を、制御部３４の指示に従ってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号は、光電気変換部（Ｏ／Ｅ）１２に入力される。
【００３９】
光電気変換部１２は、上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号を電気信号に変換し、多重部１４に入力する。
【００４０】
多重部１４は、光電気変換部１２からの電気信号と制御部３４からの電気信号を多重し、電気光変換部１５に入力する。
【００４１】
電気光変換部１５は、多重部１４からの電気信号を光信号に変換し、分波・合波部１に入力する。このとき分波・合波部１は、電気光変換部１５からの光信号を合波し、光信号を光ファイバ３２を介してＯＬＴに送る。
【００４２】
制御部３４は、下り光スイッチ素子１０、上り光スイッチ素子１１に対し、パケット単位に入ポートと出ポートとを接続するように指示する。その指示は分岐部７より入力された電気信号に基づいてなされる。また、多重部１４にも電気信号を送信する。
【００４３】
〈第２の実施の形態〉
次に、本発明の第２の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）について、図２を参照して、以下に説明する。
【００４４】
光スイッチ装置（ＯＳＭ）３１は、ＯＬＴと光ファイバ３２で接続される１個の入出力ポートと最大ｎ個のＯＮＵと光ファイバ３３で接続されるｎ個の入出力ポートを有する。ＯＳＭ３１のＯＬＴ側の１個のポートはＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０の１個の入ポートと上り光スイッチ素子１１の１個の出ポートが対応し、ＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０のｎ個の出ポートと上り光スイッチ素子１１のｎ個の入ポートが対応する。本実施の形態では、下り方向は３Ｒ機能および上り方向は２Ｒ機能を有し、ＯＳＭ３１とＯＮＵの往復時間ＴｚをＯＬＴから取得し、光信号を分岐する光スプリッタがなく損失が小さいこと、および遅延部８が電気で精度よく実現できることに特徴を有する。
【００４５】
分波・合波部１は、光ファイバ３２を介してＯＬＴから伝送される下り光信号の波長を分波し、下り光信号を光電気変換部（Ｏ／Ｅ）３に入力する。また、分波・合波部１は、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）１５からの上り光信号の波長を合波し、上り光信号をＯＬＴに接続された光ファイバ３２に入力する。
【００４６】
分波・合波部２はｎ個あり、それぞれ光ファイバ３３を介して最大ｎ個のＯＮＵに接続される。分波・合波部２は、下りスイッチ素子１０の出ポートからの下り光信号を合波し、ＯＮＵに接続された光ファイバ３３に入力する。また、分波・合波部２は、ＯＮＵからの上り光信号の波長を分波し、上り光信号を上りスイッチ素子１１の入ポートに入力する。
【００４７】
光電気変換部（Ｏ／Ｅ）３は、分波・合波部１からの下りの光信号を電気信号に変換し、電気信号をビットバッファ６に入力する。同時に、光電気変換部３は、分波・合波部１からの下りの光信号からクロックを抽出する。そのクロックは、位相同期発振器（ＰＬＯ）４に入力されるとともに、ビットバッファ６の書き込みクロックとして用いられる。
【００４８】
位相同期発振器４は光電気変換部３からのクロックに同期したクロックパルスを発生し、パルス生成部（ＰＧ）５に入力する。
【００４９】
パルス生成部５は、ビットバッファ部６、リセット信号生成部１３などに必要なパルスを生成し、各部にそのパルスを分配する。パルス生成部５からのパルスは、ビットバッファ部６では読み出しクロックとして用いられ、リセット信号生成部１３では光電気変換部１２の光信号レベルしきい値のリセットパルスを生成するのに用いられる。
【００５０】
ビットバッファ部６は、光電気変換部３からの電気信号を、光電気変換部３からのクロックにより書き込み、パルス生成部５のクロックにより読み出す。これにより、ＯＬＴから送られてくる光信号から変換した電気信号のクロックは、伝送路上のクロックからＯＳＭ装置内のクロックにのせ換えられる。
【００５１】
分岐部７は、ビットバッファ６からのＯＳＭ装置内クロックにのせ換えた電気信号を２つの信号に分岐し、一方を遅延部８、もう一方を下りパケット抽出部２０に入力する。
【００５２】
遅延部８は、分岐部７からの電気信号処理に要する後述する時間を含めて、下りのパケットのスイッチングに対する最適なタイミングを与える分だけ遅延させた後、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）９に入力する。
【００５３】
電気光変換部９は、遅延部８からの電気信号を光信号に変換し、下り光スイッチ素子１０に入力する。
【００５４】
下り光スイッチ素子１０は、入ポートが１個で、出ポートがｎ個の光スイッチ素子であり、電気光変換部９からの下り光信号を、下りスイッチ制御部２４の指示にしたがってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。下り光スイッチ素子１０の出ポートからの光信号は、分波・合波部２に入力される。
【００５５】
上り光スイッチ素子１１は、入ポートがｎ個で、出ポートが１個の光スイッチ素子であり、分波・合波部２からの上り光信号を、上りスイッチ制御部２５の指示に従ってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号は、光電気変換部（Ｏ／Ｅ）１２に入力される。
【００５６】
光電気変換部１２は、上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号を電気信号に変換する。光電気変換部１２からの電気信号は多重部１４に入力される。ここで、光電気変換部１２において、ＯＳＭ３１と距離の異なる複数のＯＮＵからの光レベルの異なる光信号の受信を可能とするため、光電気変換部１２の光信号のしきい値は、パケット単位（バースト信号単位）に、バースト信号の先頭で、リセット信号生成部１３からのパルスによってリセットされる。
【００５７】
リセット信号生成部１３は、パルス生成部５からのクロックを受け、光電気変換部１２の光信号のしきい値のリセットパルスを生成し、リセットパルスを光電気変換部１２に入力する。
【００５８】
下りパケット抽出部２０は、分岐部７からの電気信号を受け、下りパケットと下りパケット長と下りパケットのプリアンブルにあるＬＬＩＤ（Logical Link Identifier）を抽出し、下りパケットとＬＬＩＤを下りパケット解析部２１に入力し、下りパケット長を下りスイッチ制御部２４に入力し、ＬＬＩＤをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【００５９】
下りパケット解析部２１は、下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤと下りパケットを受け、ＬＬＩＤがＯＳＭ３１に相当しない場合、次の処理を行う。
（２１−１）ＧＡＴＥメッセージと判定すると、ディスカバリ用、レンジング用、送信制御用かの種類を判定し、ディスカバリ中であるか否かを判定し、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得する。当該メッセージの種類とｔ２とＴ２を上りスイッチ制御部２５に入力し、ｔ１を装置時刻管理部に入力し、ディスカバリ中であるか否かの情報とＧＡＴＥメッセージを検出したことをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
（２１−２）ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージと判定すると、該メッセージから、時刻情報ｔ１、当該メッセージの情報領域（ペイロード）に書かれたＯＬＴがＯＮＵに割り当てたＬＬＩＤ（以降、必要に応じてＬＬＩＤ_Ｒｅｇという）を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＬＬＩＤ_ＲｅｇをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
（２１−３）ＬＬＩＤとＴｚ（ＬＬＩＤに対応するＯＮＵとＯＳＭとの往復時間）の対応関係を伝送しているパケットと判定すると、当該パケットより、ＬＬＩＤとＴｚの対応関係を取得し、ＬＬＩＤとＴｚの対応関係をＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【００６０】
下りパケット解析部２１は、下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤと下りパケットを受け、ＬＬＩＤがＯＳＭ３１に相当する場合、次の処理を行う。
（２１−４）ＯＳＭ３１にＬＬＩＤが割り当てられていない場合（ＬＬＩＤが存在しない場合）、ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入力する。ＬＬＩＤが割り当てられている場合（ＬＬＩＤを前もって設定する場合も含む）、何もしない。
（２１−５）レンジング用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入カする。
（２１−６）送信制御用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入カし、ＲＥＰＯＲＴメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入力する。
【００６１】
装置時刻管理部２２は、下りパケット解析部２１からの時刻情報（Time Stamp）ｔ１を自己の時計に設定し、時刻を上りスイッチ制御部２５と上りパケット生成・送信部２６に入力する。
【００６２】
ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３は、次の処理を行う。
（２３−１）下りパケット解析部２１からＬＬＩＤとＴｚ（ＬＬＩＤに対応するＯＮＵとＯＳＭとの往復時間）との対応関係を受け、ＬＬＩＤ−Ｔｚテーブルを作成し、ＬＬＩＤが与えられたときにＴｚを出力できるようにする。このＬＬＩＤ−Ｔｚテーブルは下りパケット解析部２１から受けるたびに更新する。
（２３−２）下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤを受け、そのＬＬＩＤがブロ−ドキャスト用の場合、ｎ個のポートから１つのポートｋ（ｋ＝１、２、...、ｎ）を選択し、ポートｋとスイッチ指示ｔｇｒを下りスイッチ制御部２４に入力する。このとき、このポートｋはディスカバリ周期ごとに変え、ｎ回の周期ですべてのポートが選択されるようにする。
（２３−３）（２３−２）の後で、下りパケット解析部２１からディスカバリ中である情報とＧＡＴＥメッセージ検出情報を受けた場合、（２３−２）で定めたポートｋを上りスイッチ制御部２５に入カする。
（２３−４）下りパケット解析部２１からディスカバリ中である情報と、ＬＬＩＤ_Ｒegを受けたら、（２３−２）でＬＬＩＤがブロ−ドキャストの場合に定めたポートｋと当該ＬＬＩＤ_ＲＥＧとの対応関係を作成する。（２３−２）はディスカバリ周期ごとにポート番号を変化させるので、ポート数ｎ周期の後には、すべてのポート番号とＬＬＩＤの対応関係のＬＬＩＤ−ポートテーブルが作成される。このテーブルより、ＬＬＩＤが与えられると対応するポート番号が得られる。
（２３−５）フレ−ム抽出部２０からＬＬＩＤを受け、そのＬＬＩＤがブロ−ドキャスト用でない場合（すなわち、あるＯＮＵに割り当てられたＬＬＩＤの場合）、（２３−４）で作成されたＬＬＩＤ−ポートテーブルからＬＬＩＤに基づきポート番号を定め、当該ポート番号とスイッチ指示ｔｇｒを下りスイッチ制御部２４に入力する。
（２３−６）（２３−５）の後で、下りパケット解析部２１からディスカバリ中でない情報とＧＡＴＥメッセージ検出情報を受けた場合、（２３−５）でＬＬＩＤから定めたポート番号と（２３−１）で作成されたＬＬＩＤ−ＴｚテーブルからＬＬＩＤに基づきＴｚを求め、ポート番号とＴｚを上りスイッチ制御部２５に入カする。
【００６３】
下りスイッチ制御部２４は、ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３からポート番号とスイッチ指示ｔｇｒを受け、下りパケット抽出部２０から下りパケット長を受け、入ポートと該ポート番号の出ポートとの接続を開始し、パケット長の時間だけ継続するように下り光スイッチ素子１０に指示する。
【００６４】
上りスイッチ時間管理部２５は、下りパケット解析部２１からのＧＡＴＥメッセージの種類を受け、ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３からポート番号とＴｚを受け、上り光スイッチ素子に該ポート番号の入ポートと出ポートの接続を、装置管理部２２の時刻に基づいて接続開始時刻ｔｓで行い、接続継続時間Ｔｄだけ行うように指示する。ここで、ｔｓとＴｄはＧＡＴＥメッセージの送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２により以下のようにする。
（２５−１）ＧＡＴＥメッセージがディスカバリ用の場合、ｔｓ=ｔ２、Ｔｄ=Ｔｄw（ディスカバリウィンドウ時間：システム設計上予め定める時間）とする。これにより、ＯＮＵからのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージを通過させることができる。
（２５−２）ＧＡＴＥメッセージがレンジング用の場合、ｔｓ=ｔ２、Ｔｄ=Ｔｒｗ（レンジングウィンドウ時間：システム設計上予め定める時間））とする。これにより、ＯＮＵからのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージを通過させることができる。
（２５−３）ＧＡＴＥメッセージが送信制御用の場合、ｔｓ=ｔ２＋Ｔｚ、Ｔｄ=Ｔ２とする。これにより、当該ＧＡＴＥメッセージに基づきＯＮＵが送信するパケットを通過させることができる。
【００６５】
上りパケット生成・送信部２６は、下りパケット解析部２１が指示したパケットを生成し、装置時刻管理部２２から時刻を受け、下りパケット解析部２１からの送信開始時刻ｔ２と送信継続時間Ｔ２に従って、上りパケットを多重部１４に送信する。
【００６６】
多重部１４は、光電気変換部１２からの電気信号と上りパケット生成・送信部２６からの電気信号を多重し、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）１５に入力する。
【００６７】
電気光変換部１５は、多重部１４からの電気信号を光信号に変換し、分波・合波部１に入力する。
【００６８】
〈第３の実施の形態〉
次に、本発明の第３の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）について、図３を参照して、以下に説明する。
【００６９】
光スイッチ装置（ＯＳＭ）３１は、ＯＬＴと光ファイバ３２で接続される１個の入出力ポートと最大ｎ個のＯＮＵと光ファイバ３３で接続されるｎ個の入出力ポートを有する。ＯＳＭ３１のＯＬＴ側の１個のポートはＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０の１個の入ポートと上り光スイッチ素子１１の１個の出ポートが対応し、ＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０のｎ個の出ポートと上り光スイッチ素子１１のｎ個の入ポートが対応する。本実施の形態では、下り方向および上り方向とも３Ｒ機能を有し、ＯＳＭとＯＮＵの往復時間ＴｚをＯＬＴから取得し、光信号を分岐する光スプリッタがなく損失が小さいこと、および遅延部８が電気で精度よく実現できることに特徴を有する。
【００７０】
分波・合波部１は、光ファイバ３２を介してＯＬＴから伝送される下り光信号の波長を分波し、下り光信号を光電気変換部（Ｏ／Ｅ）３に入力する。また、分波・合波部１は、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）１５からの上り光信号の波長を合波し、上り光信号をＯＬＴに接続された光ファイバ３２に入力する。
【００７１】
分波・合波部２はｎ個あり、それぞれ光ファイバ３３を介して最大ｎ個のＯＮＵに接続される。分波・合波部２は、下りスイッチ素子１０の出ポートからの下り光信号を合波し、ＯＮＵに接続された光ファイバ３３に入力する。また、分波・合波部２は、ＯＮＵからの上り光信号の波長を分波し、上り光信号を上りスイッチ素子１１の入ポートに入力する。
【００７２】
光電気変換部３は、分波・合波部１からの下りの光信号を電気信号に変換し、電気信号をビットバッファ６に入力する。同時に、光電気変換部３は、分波・合波部１からの下りの光信号からクロックを抽出する。そのクロックは、位相同期発振器（ＰＬＯ）４に入力されるとともに、ビットバッファ６の書き込みクロックとして用いられる。
【００７３】
位相同期発振器４は光電気変換部３からのクロックに同期したクロックパルスを発生し、パルス生成部（ＰＧ）５に入力する。
【００７４】
パルス生成部５は、ビットバッファ部６、リセット信号生成部１３、クロック変換部５０などに必要なパルスを生成し、各部にそのパルスを分配する。パルス生成部５からのパルスは、ビットバッファ部６では読み出しクロックとして用いられ、リセット信号生成部１３では光電気変換部１２の光信号レベルしきい値のリセットパルスを生成するのに用いられ、クロック変換部５０では読み出しクロックとして用いられる。
【００７５】
ビットバッファ部６は、光電気変換部３からの電気信号を、光電気変換部３からのクロックにより書き込み、パルス生成部５のクロックにより読み出す。これにより、ＯＬＴから送られてくる光信号から変換した電気信号のクロックは、伝送路上のクロックからＯＳＭ装置内のクロックにのせ換えられる。
【００７６】
分岐部７は、ビットバッファ６からのＯＳＭ装置内クロックにのせ換えた電気信号を２つの信号に分岐し、一方を遅延部８、もう一方を下りパケット抽出部２０に入力する。
【００７７】
遅延部８は、分岐部７からの電気信号処理に要する後述する時間を含めて、下りのパケットのスイッチングに対して最適なタイミングを与える分だけ遅延させた後、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）９に入力する。
【００７８】
電気光変換部９は、遅延部８からの電気信号を光信号に変換し、下り光スイッチ素子１０に入力する。
【００７９】
下り光スイッチ素子１０は、入ポートが１個で、出ポートがｎ個の光スイッチ素子であり、電気光変換部９からの下り光信号を、下りスイッチ制御部２４の指示にしたがってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。下り光スイッチ素子１０の出ポートからの光信号は、分波・合波部２に入力される。
【００８０】
上り光スイッチ素子１１は、入ポートがｎ個で、出ポートが１個の光スイッチ素子であり、分波・合波部２からの上り光信号を、上りスイッチ制御部２５の指示に従ってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号は、光電気変換部（Ｏ／Ｅ）１２に入力される。
【００８１】
光電気変換部１２は、上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号を電気信号に変換し、クロックを抽出する。光電気変換部１２からの電気信号はクロック変換部５０に入力される。光電気変換部１２からのクロックはクロック変換部５０の書き込みクロックに入力される。ここで、光電気変換部１２において、ＯＳＭ３１と距離の異なる複数のＯＮＵからの光レベルの異なる光信号の受信を可能とするため、光電気変換部１２の光信号のしきい値は、パケット単位（バースト信号単位）に、バースト信号の先頭で、リセット信号生成部１３からのパルスによってリセットされる。
【００８２】
リセット信号生成部１３は、パルス生成部５からのクロックを受け、光電気変換部１２の光信号のしきい値のリセットパルスを生成し、リセットパルスを光電気変換部１２に入力する。
【００８３】
クロック変換部５０は、ＯＮＵから送られてくる光信号から変換した電気信号を、光電気変換部１２からの伝送路上のクロックで書き込み、パルス生成部５からのクロックで読み出すことによって、ＯＳＭ装置内のクロックにのせ換え、多重部１４に入力する。
【００８４】
下りパケット抽出部２０は、分岐部７からの電気信号を受け、下りパケットと下りパケット長と下りパケットのプリアンブルにあるＬＬＩＤ（Logical Link Identifier）を抽出し、下りパケットとＬＬＩＤを下りパケット解析部２１に入力し、下りパケット長を下りスイッチ制御部２４に入力し、ＬＬＩＤをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【００８５】
下りパケット解析部２１は、下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤと下りパケットを受け、ＬＬＩＤがＯＳＭ３１に相当しない場合、次の処理を行う。
（２１−１）ＧＡＴＥメッセージと判定すると、ディスカバリ用、レンジング用、送信制御用かの種類を判定し、ディスカバリ中であるか否かを判定し、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得する。当該メッセージの種類とｔ２とＴ２を上りスイッチ制御部２５に入力し、ｔ１を装置時刻管理部に入力し、ディスカバリ中であるか否かの情報とＧＡＴＥメッセージを検出したことをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
（２１−２）ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージと判定すると、該メッセージから、時刻情報ｔ１、当該メッセージの情報領域（ペイロード）に書かれたＯＬＴがＯＮＵに割り当てたＬＬＩＤ（以降、必要に応じてＬＬＩＤ_Ｒｅｇという）を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＬＬＩＤ_ＲｅｇをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
（２１−３）ＬＬＩＤとＴｚ（ＬＬＩＤに対応するＯＮＵとＯＳＭとの往復時間）の対応関係を伝送しているパケットと判定すると、当該パケットより、ＬＬＩＤとＴｚの対応関係を取得し、ＬＬＩＤとＴｚの対応関係をＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【００８６】
下りパケット解析部２１は、下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤと下りパケットを受け、ＬＬＩＤがＯＳＭ３１に相当する場合、次の処理を行う。
（２１−４）ＯＳＭ３１にＬＬＩＤが割り当てられていない場合（ＬＬＩＤが存在しない場合）、ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入力する。ＬＬＩＤが割り当てられている場合（ＬＬＩＤを前もって設定する場合も含む）、何もしない。
（２１−５）レンジング用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入カする。
（２１−６）送信制御用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入カし、ＲＥＰＯＲＴメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入力する。
【００８７】
装置時刻管理部２２は、下りパケット解析部２１からの時刻情報（Time Stamp）ｔ１を自己の時計に設定し、時刻を上りスイッチ制御部２５と上りパケット生成・送信部２６に入力する。
【００８８】
ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３は、次の処理を行う。
（２３−１）下りパケット解析部２１からＬＬＩＤとＴｚ（ＬＬＩＤに対応するＯＮＵとＯＳＭとの往復時間）との対応関係を受け、ＬＬＩＤ−Ｔｚテーブルを作成し、ＬＬＩＤが与えられたときにＴｚを出力できるようにする。このＬＬＩＤ−Ｔｚテーブルは下りパケット解析部２１から受けるたびに更新する。
（２３−２）下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤを受け、そのＬＬＩＤがブロ−ドキャスト用の場合、ｎ個のポートから１つのポートｋ（ｋ＝１、２、．．．、ｎ）を選択し、ポートｋとスイッチ指示ｔｇｒを下りスイッチ制御部２４に入力する。このとき、このポートｋはディスカバリ周期ごとに変え、ｎ回の周期ですべてのポートが選択されるようにする。
（２３−３）（２３−２）の後で、下りパケット解析部２１からディスカバリ中である情報とＧＡＴＥメッセージ検出情報を受けた場合、（２３−２）で定めたポートｋを上りスイッチ制御部２５に入カする。
（２３−４）下りパケット解析部２１からディスカバリ中である情報と、ＬＬＩＤ_Ｒegを受けたら、（２３−２）でＬＬＩＤがブロ−ドキャストの場合に定めたポートｋと当該ＬＬＩＤ_ＲＥＧとの対応関係を作成する。（２３−２）はディスカバリ周期ごとにポート番号を変化させるので、ポート数ｎ周期の後には、すべてのポート番号とＬＬＩＤの対応関係のＬＬＩＤ−ポートテーブルが作成される。このテーブルより、ＬＬＩＤが与えられると対応するポート番号が得られる。
（２３−５）フレ−ム抽出部２０からＬＬＩＤを受け、そのＬＬＩＤがブロ−ドキャスト用でない場合（すなわち、あるＯＮＵに割り当てられたＬＬＩＤの場合）、（２３−４）で作成されたＬＬＩＤ−ポートテーブルからＬＬＩＤに基づきポート番号を定め、当該ポート番号とスイッチ指示ｔｇｒを下りスイッチ制御部２４に入力する。
（２３−６）（２３−５）の後で、下りパケット解析部２１からディスカバリ中でない情報とＧＡＴＥメッセージ検出情報を受けた場合、（２３−５）でＬＬＩＤから定めたポート番号と（２３−１）で作成されたＬＬＩＤ−ＴｚテーブルからＬＬＩＤに基づきＴｚを求め、ポート番号とＴｚを上りスイッチ制御部２５に入カする。
【００８９】
下りスイッチ制御部２４は、ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３からポート番号とスイッチ指示ｔｇｒを受け、下りパケット抽出部２０から下りパケット長を受け、入ポートと該ポート番号の出ポートとの接続を開始し、パケット長の時間だけ継続するように下り光スイッチ素子１０に指示する。
【００９０】
上りスイッチ時間管理部２５は、下りパケット解析部２１からのＧＡＴＥメッセージの種類を受け、ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３からポート番号とＴｚを受け、上り光スイッチ素子に該ポート番号の入ポートと出ポートの接続を、装置管理部２２の時刻に基づいて接続開始時刻ｔｓで行い、接続継続時間Ｔｄだけ行うように指示する。ここで、ｔｓとＴｄはＧＡＴＥメッセージの送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２により以下のようにする。
（２５−１）ＧＡＴＥメッセージがディスカバリ用の場合、ｔｓ=ｔ２、Ｔｄ=Ｔｄw（ディスカバリウィンドウ時間：システム設計上予め定める時間）とする。これにより、ＯＮＵからのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージを通過させることができる。
（２５−２）ＧＡＴＥメッセージがレンジング用の場合、ｔｓ=ｔ２、Ｔｄ=Ｔｒｗ（レンジングウィンドウ時間：システム設計上予め定める時間））とする。これにより、ＯＮＵからのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージを通過させることができる。
（２５−３）ＧＡＴＥメッセージが送信制御用の場合、ｔｓ=ｔ２＋Ｔｚ、Ｔｄ=Ｔ２とする。これにより、当該ＧＡＴＥメッセージに基づきＯＮＵが送信するパケットを通過させることができる。
【００９１】
上りパケット生成・送信部２６は、下りパケット解析部２１が指示したパケットを生成し、装置時刻管理部２２から時刻を受け、下りパケット解析部２１からの送信開始時刻ｔ２と送信継続時間Ｔ２に従って、上りパケットを多重部１４に送信する。
【００９２】
多重部１４は、クロック変換部５０からの電気信号と上りパケット生成・送信部２６からの電気信号を多重し、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）１５に入力する。
【００９３】
電気光変換部１５は、多重部１４からの電気信号を光信号に変換し、分波・合波部１に入力する。
【００９４】
〈第４の実施の形態〉
本発明の第４の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）について、図４を参照して、以下に説明する。
【００９５】
光スイッチ装置（ＯＳＭ）３１は、ＯＬＴと光ファイバ３２で接続される１個の入出力ポートと最大ｎ個のＯＮＵと光ファイバ３３で接続されるｎ個の入出力ポートを有する。ＯＳＭ３１のＯＬＴ側の１個のポートはＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０の１個の入ポートと上り光スイッチ素子１１の１個の出ポートが対応し、ＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０のｎ個の出ポートと上り光スイッチ素子１１のｎ個の入ポートが対応する。本実施の形態では、上りの信号もＯＳＭ３１の制御に用いること、および光スプリッタがなく損失が小さいこと、および遅延部８が電気で精度よく実現できることに特徴を有する。
【００９６】
分波・合波部１は、光ファイバ３２を介してＯＬＴから伝送される下り光信号の波長を分波し、下り光信号を光電気変換部３に入力する。また、分波・合波部１は、分岐部７からの上り光信号の波長を合波し、上り光信号をＯＬＴに接続された光ファイバ３２に入力する。
【００９７】
分波・合波部２はｎ個あり、それぞれ光ファイバ３３を介して最大ｎ個のＯＮＵに接続される。分波・合波部２は、下りスイッチ素子１０の出ポートからの下り光信号を合波し、ＯＮＵに接続された光ファイバ３３に入力する。また、分波・合波部２は、ＯＮＵからの上り光信号の波長を分波し、上り光信号を上りスイッチ素子１１の入ポートに入力する。
【００９８】
光電気変換部３は、分波・合波部１からの下りの光信号を電気信号に変換する。
【００９９】
分岐部７は、光電気変換部３からの電気信号を２つの信号に分岐し、一方を遅延部８、もう一方を制御部３４に入力する。
【０１００】
遅延部８は、分岐部７からの電気信号を、制御部３４後の処理に要する時間を含めて、下りのパケットのスイッチングに対して最適なタイミングを与える分だけ遅延させた後、光電気変換部９に入力する。
【０１０１】
光電気変換部９は、遅延部８からの電気信号を光信号に変換し、下り光スイッチ素子１０に入力する。
【０１０２】
下り光スイッチ素子１０は、入ポートが１個で、出ポートがｎ個の光スイッチ素子であり、電気光変換部９からの下り光信号を、制御部３４の指示にしたがってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。下り光スイッチ素子１０の出ポートからの光信号は、分波・合波部２に入力される。
【０１０３】
上り光スイッチ素子１１は、入ポートがｎ個で、出ポートが１個の光スイッチ素子であり、分波・合波部２からの上り光信号を、制御部３４の指示に従ってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号は、光電気変換部１２に入力される。
【０１０４】
光電気変換部１２は、上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号を電気信号に変換し、分岐部４０に入力する。
【０１０５】
分岐部４０は、光電気変換部（Ｏ／Ｅ）１２からの電気信号を２つに分岐し、一方を多重部１４に入力し、もう一方を制御部３４に入力する。
【０１０６】
多重部１４は、分岐部４０からの電気信号と制御部３４からの電気信号を多重し、電気光変換部１５に入力する。
【０１０７】
電気光変換部１５は、多重部１４からの電気信号を光信号に変換し、分波・合波部１に入力する。
【０１０８】
分波・合波部１は、電気光変換部１５からの光信号を合波し、光信号を光ファイバ３２を介してＯＬＴに送る。
【０１０９】
制御部３４は、下り光スイッチ素子１０、上り光スイッチ素子１１に対し、パケット単位に入ポートと出ポートとを接続するように指示する。その指示は分岐部７、分岐部４０より入力された電気信号に基づいてなされる。また、多重部１４にも電気信号を送信する。
【０１１０】
〈第５の実施の形態〉
次に、本発明の第５の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）について、図５を参照して、以下に説明する。
【０１１１】
光スイッチ装置（ＯＳＭ）３１は、ＯＬＴと光ファイバ３２で接続される１個の入出力ポートと最大ｎ個のＯＮＵと光ファイバ３３で接続されるｎ個の入出力ポートを有する。ＯＳＭ３１のＯＬＴ側の１個のポートはＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０の１個の入ポートと上り光スイッチ素子１１の１個の出ポートが対応し、ＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０のｎ個の出ポートと上り光スイッチ素子１１のｎ個の入ポートが対応する。本実施の形態では、下り方向は３Ｒ機能および上り方向は２Ｒ機能を有し、ＯＳＭ３１とＯＮＵの往復時間Ｔｚを自動的に測定し、光信号を分岐する光スプリッタがなく損失が小さいこと、および遅延部８が電気で精度よく実現できることに特徴を有する。
【０１１２】
分波・合波部１は、光ファイバ３２を介してＯＬＴから伝送される下り光信号の波長を分波し、下り光信号を光電気変換部（Ｏ／Ｅ）３に入力する。また、分波・合波部１は、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）１５からの上り光信号の波長を合波し、上り光信号をＯＬＴに接続された光ファイバ３２に入力する。
【０１１３】
分波・合波部２はｎ個あり、それぞれ光ファイバ３３を介して最大ｎ個のＯＮＵに接続される。分波・合波部２は、下りスイッチ素子１０の出ポートからの下り光信号を合波し、ＯＮＵに接続された光ファイバ３３に入力する。また、分波・合波部２は、ＯＮＵからの上り光信号の波長を分波し、上り光信号を上りスイッチ素子１１の入ポートに入力する。
【０１１４】
光電気変換部３は、分波・合波部１からの下りの光信号を電気信号に変換し、電気信号をビットバッファ６に入力する。同時に、光電気変換部３は、分波・合波部１からの下りの光信号からクロックを抽出する。そのクロックは、位相同期発振器（ＰＬＯ）４に入力されるとともに、ビットバッファ６の書き込みクロックとして用いられる。
【０１１５】
位相同期発振器４は光電気変換部３からのクロックに同期したクロックパルスを発生し、パルス生成部（ＰＧ）５に入力する。
【０１１６】
パルス生成部５は、ビットバッファ部６、リセット信号生成部１３などに必要なパルスを生成し、各部にそのパルスを分配する。パルス生成部５からのパルスは、ビットバッファ部６では読み出しクロックとして用いられ、リセット信号生成部１３では光電気変換部１２の光信号レベルしきい値のリセットパルスを生成するのに用いられる。
【０１１７】
ビットバッファ部６は、光電気変換部３からの電気信号を、光電気変換部３からのクロックにより書き込み、パルス生成部５のクロックにより読み出す。これにより、ＯＬＴから送られてくる光信号から変換した電気信号のクロックは、伝送路上のクロックからＯＳＭ装置内のクロックにのせ換えられる。
【０１１８】
分岐部７は、ビットバッファ６からのＯＳＭ装置内クロックにのせ換えた電気信号を２つの信号に分岐し、一方を遅延部８、もう一方を下りパケット抽出部２０に入力する。
【０１１９】
遅延部８は、分岐部７からの電気信号処理に要する後述する時間を含めて、下りのパケットのスイッチングに対して最適なタイミングを与える分だけ遅延させた後、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）９に入力する。
【０１２０】
電気光変換部９は、遅延部８からの電気信号を光信号に変換し、下り光スイッチ素子１０に入力する。
【０１２１】
下り光スイッチ素子１０は、入ポートが１個で、出ポートがｎ個の光スイッチ素子であり、電気光変換部９からの下り光信号を、下りスイッチ制御部２４の指示にしたがってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。下り光スイッチ素子１０の出ポートからの光信号は、分波・合波部２に入力される。
【０１２２】
上り光スイッチ素子１１は、入ポートがｎ個で、出ポートが１個の光スイッチ素子であり、分波・合波部２からの上り光信号を、上りスイッチ制御部２５の指示に従ってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号は、光電気変換部（Ｏ／Ｅ）１２に入力される。
【０１２３】
光電気変換部１２は、上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号を電気信号に変換する。光電気変換部１２からの電気信号は分岐部４０に入力される。ここで、光電気変換部１２において、ＯＳＭ３１と距離の異なる複数のＯＮＵからの光レベルの異なる光信号の受信を可能とするため、光電気変換部１２の光信号のしきい値は、パケット単位（バースト信号単位）に、バースト信号の先頭で、リセット信号生成部１３からのパルスによってリセットされる。
【０１２４】
リセット信号生成部１３は、パルス生成部５からのクロックを受け、光電気変換部１２の光信号のしきい値のリセットパルスを生成し、リセットパルスを光電気変換部１２に入力する。
【０１２５】
分岐部４０は、光電気変換部１２からの電気信号を２つに分岐し、一方の電気信号を上りパケット抽出・到着時刻測定部４１に入力し、もう一方の電気信号を多重部１４に入力する。
【０１２６】
下りパケット抽出部２０は、分岐部７からの電気信号を受け、下りパケットと下りパケット長と下りパケットのプリアンブルにあるＬＬＩＤ（Logical Link Identifier）を抽出し、下りパケットとＬＬＩＤを下りパケット解析部２１に入力し、下りパケット長を下りスイッチ制御部２４に入力し、ＬＬＩＤをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【０１２７】
下りパケット解析部２１は、下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤと下りパケットを受け、ＬＬＩＤがＯＳＭ３１に相当しない場合、次の処理を行う。
（２１−１）ＧＡＴＥメッセージと判定すると、ディスカバリ用、レンジング用、送信制御用かの種類を判定し、ディスカバリ中であるか否かを判定し、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得する。当該メッセージの種類とｔ２とＴ２を上りスイッチ制御部２５に入力し、ｔ１を装置時刻管理部に入力し、ディスカバリ中であるか否かの情報とＧＡＴＥメッセージを検出したことをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
（２１−２）ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージと判定すると、該メッセージから、時刻情報ｔ１、当該メッセージの情報領域（ペイロード）に書かれたＯＬＴがＯＮＵに割り当てたＬＬＩＤ（以降、必要に応じてＬＬＩＤ_Ｒｅｇという）を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＬＬＩＤ_ＲｅｇをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【０１２８】
下りパケット解析部２１は、下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤと下りパケットを受け、ＬＬＩＤがＯＳＭ３１に相当する場合、次の処理を行う。
（２１−３）ＯＳＭ３１にＬＬＩＤが割り当てられていない場合（ＬＬＩＤが存在しない場合）、ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入力する。ＬＬＩＤが割り当てられている場合（ＬＬＩＤを前もって設定する場合も含む）、何もしない。
（２１−４）レンジング用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入カする。
（２１−５）送信制御用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入カし、ＲＥＰＯＲＴメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入力する。
【０１２９】
装置時刻管理部２２は、下りパケット解析部２１からの時刻情報（Time Stamp）ｔ１を自己の時計に設定し、時刻を上りスイッチ制御部２５、上りパケット生成・送信部２６、および上りパケット抽出・到着時刻測定部４１に入力する。
【０１３０】
上りパケット抽出・到着時刻測定部４１は、分岐部４０からの電気信号から上りパケットを抽出し、装置時刻管理部２２からの時刻に基づいて、上りパケットの到着時刻ｔ３を測定する。抽出した上りパケットとその到着時刻ｔ３は上りパケット解析部４２に入力される。
【０１３１】
上りパケット解析部４２は、上りパケット抽出・到着時刻測定部４１からの上りパケットと到着時刻ｔ３に対して、次の処理を行う。
（４２−１）ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージと判定すると、該メッセージに書かれているＬＬＩＤ、時刻情報（Time Stamp）ｔ１を取得し、上りパケット抽出・到着時刻測定部４１からのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージの到着時刻ｔ３を用いて、ＯＳＭ３１とＯＮＵの往復時間ＴｚをＴｚ＝ｔ３−ｔ１で算出し、ＬＬＩＤとＴｚの対応関係をＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
（４２−２）ＲＥＰＯＲＴメッセージと判定すると、該メッセージに書かれている、ＬＬＩＤと時刻情報（Time Stamp）ｔ１を取得し、上りパケット抽出・到着時刻測定部４１からのＲＥＰＯＲＴメッセージの到着時刻ｔ３を用いて、Ｔｚ=ｔ３−ｔ１で算出し、ＬＬＩＤとＴｚの対応関係をＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【０１３２】
ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３は、次の処理を行う。
（２３−１）上りパケット解析部４２からＬＬＩＤとＴｚ（ＬＬＩＤに対応するＯＮＵとＯＳＭとの往復時間）との対応関係を受け、ＬＬＩＤ−Ｔｚテーブルを作成し、ＬＬＩＤが与えられたときにＴｚを出力できるようにする。このＬＬＩＤ−Ｔｚテーブルは上りパケット解析部４２から受けるたびに更新する。
（２３−２）下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤを受け、そのＬＬＩＤがブロ−ドキャスト用の場合、ｎ個のポートから1つのポートｋ（ｋ＝１、２、．．．、ｎ）を選択し、ポートｋとスイッチ指示ｔｇｒを下りスイッチ制御部２４に入力する。このとき、このポートｋはディスカバリ周期ごとに変え、ｎ回の周期ですべてのポートが選択されるようにする。
（２３−３）（２３−２）の後で、下りパケット解析部２１からディスカバリ中である情報とＧＡＴＥメッセージ検出情報を受けた場合、（２３−２）で定めたポートｋを上りスイッチ制御部２５に入カする。
（２３−４）下りパケット解析部２１からディスカバリ中である情報と、ＬＬＩＤ_Ｒegを受けたら、（２３−２）でＬＬＩＤがブロ−ドキャストの場合に定めたポートｋと当該ＬＬＩＤ_ＲＥＧとの対応関係を作成する。（２３−２）はディスカバリ周期ごとにポート番号を変化させるので、ポート数ｎ周期の後には、すべてのポート番号とＬＬＩＤの対応関係のＬＬＩＤ−ポートテーブルが作成される。このテーブルより、ＬＬＩＤが与えられると対応するポート番号が得られる。
（２３−５）フレ−ム抽出部２０からＬＬＩＤを受け、そのＬＬＩＤがブロ−ドキャスト用でない場合（すなわち、あるＯＮＵに割り当てられたＬＬＩＤの場合）、（２３−４）で作成されたＬＬＩＤ−ポートテーブルからＬＬＩＤに基づきポート番号を定め、当該ポート番号とスイッチ指示ｔｇｒを下りスイッチ制御部２４に入力する。
（２３−６）（２３−５）の後で、下りパケット解析部２１からディスカバリ中でない情報とＧＡＴＥメッセージ検出情報を受けた場合、（２３−５）でＬＬＩＤから定めたポート番号と（２３−１）で作成されたＬＬＩＤ−ＴｚテーブルからＬＬＩＤに基づきＴｚを求め、ポート番号とＴｚを上りスイッチ制御部２５に入カする。
下りスイッチ制御部２４は、ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３からポート番号とスイッチ指示ｔｇｒを受け、下りパケット抽出部２０から下りパケット長を受け、入ポートと該ポート番号の出ポートとの接続を開始し、パケット長の時間だけ継続するように下り光スイッチ素子１０に指示する。
【０１３３】
上りスイッチ時間管理部２５は、下りパケット解析部２１からのＧＡＴＥメッセージの種類を受け、ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３からポート番号とＴｚを受け、上り光スイッチ素子に該ポート番号の入ポートと出ポートの接続を、装置管理部２２の時刻に基づいて接続開始時刻ｔｓで行い、接続継続時間Ｔｄだけ行うように指示する。ここで、ｔｓとＴｄはＧＡＴＥメッセージの送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２により以下のようにする。
（２５−１）ＧＡＴＥメッセージがディスカバリ用の場合、ｔｓ=ｔ２、Ｔｄ=Ｔｄw（ディスカバリウィンドウ時間：システム設計上予め定める時間）とする。これにより、ＯＮＵからのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージを通過させることができる。
（２５−２）ＧＡＴＥメッセージがレンジング用の場合、ｔｓ=ｔ２、Ｔｄ=Ｔｒｗ（レンジングウィンドウ時間：システム設計上予め定める時間））とする。これにより、ＯＮＵからのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージを通過させることができる。
（２５−３）ＧＡＴＥメッセージが送信制御用の場合、ｔｓ=ｔ２＋Ｔｚ、Ｔｄ=Ｔ２とする。これにより、当該ＧＡＴＥメッセージに基づきＯＮＵが送信するパケットを通過させることができる。
【０１３４】
上りパケット生成・送信部２６は、下りパケット解析部２１が指示したパケットを生成し、装置時刻管理部２２から時刻を受け、下りパケット解析部２１からの送信開始時刻ｔ２と送信継続時間Ｔ２に従って、上りパケットを多重部１４に送信する。
【０１３５】
多重部１４は、分岐部４０からの電気信号と上りパケット生成・送信部２６からの電気信号を多重し、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）１５に入力する。
【０１３６】
電気光変換部１５は、多重部１４からの電気信号を光信号に変換し、分波・合波部１に入力する。
【０１３７】
〈第６の実施の形態〉
次に、本発明の第６の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）について、図６を参照して、以下に説明する。
【０１３８】
光スイッチ装置（ＯＳＭ）３１は、ＯＬＴと光ファイバ３２で接続される１個の入出力ポートと最大ｎ個のＯＮＵと光ファイバ３３で接続されるｎ個の入出力ポートを有する。ＯＳＭ３１のＯＬＴ側の１個のポートはＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０の１個の入ポートと上り光スイッチ素子１１の１個の出ポートが対応し、ＯＳＭ内の下り光スイッチ素子１０のｎ個の出ポートと上り光スイッチ素子１１のｎ個の入ポートが対応する。本実施の形態では、下り方向および上り方向とも３Ｒ機能を有し、ＯＳＭ３１とＯＮＵの往復時間Ｔｚを自動的に測定し、光信号を分岐する光スプリッタがなく損失が小さいこと、および遅延部８が電気で精度よく実現できることに特徴を有する。
【０１３９】
分波・合波部１は、光ファイバ３２を介してＯＬＴから伝送される下り光信号の波長を分波し、下り光信号を光電気変換部（Ｏ／Ｅ）３に入力する。また、分波・合波部１は、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）１５からの上り光信号の波長を合波し、上り光信号をＯＬＴに接続された光ファイバ３２に入力する。
【０１４０】
分波・合波部２はｎ個あり、それぞれ光ファイバ３３を介して最大ｎ個のＯＮＵに接続される。分波・合波部２は、下りスイッチ素子１０の出ポートからの下り光信号を合波し、ＯＮＵに接続された光ファイバ３３に入力する。また、分波・合波部２は、ＯＮＵからの上り光信号の波長を分波し、上り光信号を上りスイッチ素子１１の入ポートに入力する。
【０１４１】
光電気変換部３は、分波・合波部１からの下りの光信号を電気信号に変換し、電気信号をビットバッファ６に入力する。同時に、光電気変換部３は、分波・合波部１からの下りの光信号からクロックを抽出する。そのクロックは、位相同期発振器（ＰＬＯ）４に入力されるとともに、ビットバッファ６の書き込みクロックとして用いられる。
【０１４２】
位相同期発振器４は光電気変換部３からのクロックに同期したクロックパルスを発生し、パルス生成部（ＰＧ）５に入力する。
【０１４３】
パルス生成部５は、ビットバッファ部６、リセット信号生成部１３、クロック変換部５０などに必要なパルスを生成し、各部にそのパルスを分配する。パルス生成部５からのパルスは、ビットバッファ部６では読み出しクロックとして用いられ、リセット信号生成部１３では光電気変換部１２の光信号レベルしきい値のリセットパルスを生成するのに用いられ、クロック変換部５０では読み出しクロックとして用いられる。
【０１４４】
ビットバッファ部６は、光電気変換部３からの電気信号を、光電気変換部３からのクロックにより書き込み、パルス生成部５のクロックにより読み出す。これにより、ＯＬＴから送られてくる光信号から変換した電気信号のクロックは、伝送路上のクロックからＯＳＭ装置内のクロックにのせ換えられる。
【０１４５】
分岐部７は、ビットバッファ６からのＯＳＭ装置内クロックにのせ換えた電気信号を２つの信号に分岐し、一方を遅延部８、もう一方を下りパケット抽出部２０に入力する。
【０１４６】
遅延部８は、分岐部７からの電気信号処理に要する後述する時間を含めて、下りのパケットのスイッチングに対して最適なタイミングを与える分だけ遅延させた後、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）９に入力する。
【０１４７】
電気光変換部９は、遅延部８からの電気信号を光信号に変換し、下り光スイッチ素子１０に入力する。
【０１４８】
下り光スイッチ素子１０は、入ポートが１個で、出ポートがｎ個の光スイッチ素子であり、電気光変換部９からの下り光信号を、下りスイッチ制御部２４の指示にしたがってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。下り光スイッチ素子１０の出ポートからの光信号は、分波・合波部２に入力される。
【０１４９】
上り光スイッチ素子１１は、入ポートがｎ個で、出ポートが１個の光スイッチ素子であり、分波・合波部２からの上り光信号を、上りスイッチ制御部２５の指示に従ってパケット単位に入ポートと出ポートとを接続するようにスイッチングする。上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号は、光電気変換部（Ｏ／Ｅ）１２に入力される。
【０１５０】
光電気変換部１２は、上り光スイッチ素子１１の出ポートからの光信号を電気信号に変換し、クロックを抽出する。光電気変換部１２からの電気信号はクロック変換部５０に入力される。光電気変換部１２からのクロックはクロック変換部５０の書き込みクロックに入力される。ここで、光電気変換部１２において、ＯＳＭと距離の異なる複数のＯＮＵからの光レベルの異なる光信号の受信を可能とするため、光電気変換部１２の光信号のしきい値は、パケット単位（バースト信号単位）に、バースト信号の先頭で、リセット信号生成部１３からのパルスによってリセットされる。
【０１５１】
リセット信号生成部１３は、パルス生成部５からのクロックを受け、光電気変換部１２の光信号のしきい値のリセットパルスを生成し、リセットパルスを光電気変換部１２に入力する。
【０１５２】
クロック変換部５０は、ＯＮＵから送られてくる光信号から変換した電気信号を、光電気変換部１２からの伝送路上のクロックで書き込み、パルス生成部５からのクロックで読み出すことによって、ＯＳＭ装置内のクロックにのせ換え、分岐部４０に入力する。
【０１５３】
分岐部４０は、クロック変換部５０からの電気信号を２つに分岐し、一方の電気信号を上りパケット抽出・到着時刻測定部４１に入力し、もう一方の電気信号を多重部１４に入力する。
【０１５４】
下りパケット抽出部２０は、分岐部７からの電気信号を受け、下りパケットと下りパケット長と下りパケットのプリアンブルにあるＬＬＩＤ（Logical Link Identifier）を抽出し、下りパケットとＬＬＩＤを下りパケット解析部２１に入力し、下りパケット長を下りスイッチ制御部２４に入力し、ＬＬＩＤをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【０１５５】
下りパケット解析部２１は、下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤと下りパケットを受け、ＬＬＩＤがＯＳＭ３１に相当しない場合、次の処理を行う。
（２１−１）ＧＡＴＥメッセージと判定すると、ディスカバリ用、レンジング用、送信制御用かの種類を判定し、ディスカバリ中であるか否かを判定し、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得する。当該メッセージの種類とｔ２とＴ２を上りスイッチ制御部２５に入力し、ｔ１を装置時刻管理部に入力し、ディスカバリ中であるか否かの情報とＧＡＴＥメッセージを検出したことをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
（２１−２）ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージと判定すると、該メッセージから、時刻情報ｔ１、当該メッセージの情報領域（ペイロード）に書かれたＯＬＴがＯＮＵに割り当てたＬＬＩＤ（以降、必要に応じてＬＬＩＤ_Ｒｅｇという）を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＬＬＩＤ_ＲｅｇをＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【０１５６】
下りパケット解析部２１は、下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤと下りパケットを受け、ＬＬＩＤがＯＳＭ３１に相当する場合、次の処理を行う。
（２１−３）ＯＳＭ３１にＬＬＩＤが割り当てられていない場合（ＬＬＩＤが存在しない場合）、ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入力する。ＬＬＩＤが割り当てられている場合（ＬＬＩＤを前もって設定する場合も含む）、何もしない。
（２１−４）レンジング用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入力し、ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入カする。
（２１−５）送信制御用ＧＡＴＥメッセージと判定すると、該メッセージから時刻情報（Time Stamp）ｔ１、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２を取得し、ｔ１を装置時刻管理部２２に入カし、ＲＥＰＯＲＴメッセージ生成指示、ｔ２およびＴ２を上りパケット生成・送信制御部２６に入力する。
【０１５７】
装置時刻管理部２２は、下りパケット解析部２１からの時刻情報（Time Stamp）ｔ１を自己の時計に設定し、時刻を上りスイッチ制御部２５、上りパケット生成・送信部２６、および上りパケット抽出・到着時刻測定部４１に入力する。
【０１５８】
上りパケット抽出・到着時刻測定部４１は、分岐部４０からの電気信号から上りパケットを抽出し、装置時刻管理部２２からの時刻に基づいて、上りパケットの到着時刻ｔ３を測定する。抽出した上りパケットとその到着時刻ｔ３は上りパケット解析部４２に入力される。
【０１５９】
上りパケット解析部４２は、上りパケット抽出・到着時刻測定部４１からの上りパケットと到着時刻ｔ３に対して、次の処理を行う。
（４２−１）ＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージと判定すると、該メッセージに書かれているＬＬＩＤ、時刻情報（Time Stamp）ｔ１を取得し、上りパケット抽出・到着時刻測定部４１からのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージの到着時刻ｔ３を用いて、ＯＳＭ３１とＯＮＵの往復時間ＴｚをＴｚ＝ｔ３−ｔ１で算出し、ＬＬＩＤとＴｚの対応関係をＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
（４２−２）ＲＥＰＯＲＴメッセージと判定すると、該メッセージに書かれている、ＬＬＩＤと時刻情報（Time Stamp）ｔ１を取得し、上りパケット抽出・到着時刻測定部４１からのＲＥＰＯＲＴメッセージの到着時刻ｔ３を用いて、Ｔｚ=ｔ３−ｔ１で算出し、ＬＬＩＤとＴｚの対応関係をＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３に入力する。
【０１６０】
ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３は、次の処理を行う。
（２３−１）上りパケット解析部４２からＬＬＩＤとＴｚ（ＬＬＩＤに対応するＯＮＵとＯＳＭとの往復時間）との対応関係を受け、ＬＬＩＤ−Ｔｚテーブルを作成し、ＬＬＩＤが与えられたときにＴｚを出力できるようにする。このＬＬＩＤ−Ｔｚテーブルは上りパケット解析部４２から受けるたびに更新する。
（２３−２）下りパケット抽出部２０からＬＬＩＤを受け、そのＬＬＩＤがブロ−ドキャスト用の場合、ｎ個のポートから1つのポートｋ（ｋ＝１、２、．．．、ｎ）を選択し、ポートｋとスイッチ指示ｔｇｒを下りスイッチ制御部２４に入力する。このとき、このポートｋはディスカバリ周期ごとに変え、ｎ回の周期ですべてのポートが選択されるようにする。
（２３−３）（２３−２）の後で、下りパケット解析部２１からディスカバリ中である情報とＧＡＴＥメッセージ検出情報を受けた場合、（２３−２）で定めたポートｋを上りスイッチ制御部２５に入カする。
（２３−４）下りパケット解析部２１からディスカバリ中である情報と、ＬＬＩＤ_Ｒegを受けたら、（２３−２）でＬＬＩＤがブロ−ドキャストの場合に定めたポートｋと当該ＬＬＩＤ_ＲＥＧとの対応関係を作成する。（２３−２）はディスカバリ周期ごとにポート番号を変化させるので、ポート数ｎ周期の後には、すべてのポート番号とＬＬＩＤの対応関係のＬＬＩＤ−ポートテーブルが作成される。このテーブルより、ＬＬＩＤが与えられると対応するポート番号が得られる。
（２３−５）フレ−ム抽出部２０からＬＬＩＤを受け、そのＬＬＩＤがブロ−ドキャスト用でない場合（すなわち、あるＯＮＵに割り当てられたＬＬＩＤの場合）、（２３−４）で作成されたＬＬＩＤ−ポートテーブルからＬＬＩＤに基づきポート番号を定め、当該ポート番号とスイッチ指示ｔｇｒを下りスイッチ制御部２４に入力する。
（２３−６）（２３−５）の後で、下りパケット解析部２１からディスカバリ中でない情報とＧＡＴＥメッセージ検出情報を受けた場合、（２３−５）でＬＬＩＤから定めたポート番号と（２３−１）で作成されたＬＬＩＤ−ＴｚテーブルからＬＬＩＤに基づきＴｚを求め、ポート番号とＴｚを上りスイッチ制御部２５に入カする。
下りスイッチ制御部２４は、ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３からポート番号とスイッチ指示ｔｇｒを受け、下りパケット抽出部２０から下りパケット長を受け、入ポートと該ポート番号の出ポートとの接続を開始し、パケット長の時間だけ継続するように下り光スイッチ素子１０に指示する。
【０１６１】
上りスイッチ時間管理部２５は、下りパケット解析部２１からのＧＡＴＥメッセージの種類を受け、ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部２３からポート番号とＴｚを受け、上り光スイッチ素子に該ポート番号の入ポートと出ポートの接続を、装置管理部２２の時刻に基づいて接続開始時刻ｔｓで行い、接続継続時間Ｔｄだけ行うように指示する。ここで、ｔｓとＴｄはＧＡＴＥメッセージの送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２、送信継続時間（Grant Length）Ｔ２により以下のようにする。
（２５−１）ＧＡＴＥメッセージがディスカバリ用の場合、ｔｓ=ｔ２、Ｔｄ=Ｔｄw（ディスカバリウィンドウ時間：システム設計上予め定める時間）とする。これにより、ＯＮＵからのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージを通過させることができる。
（２５−２）ＧＡＴＥメッセージがレンジング用の場合、ｔｓ=ｔ２、Ｔｄ=Ｔｒｗ（レンジングウィンドウ時間：システム設計上予め定める時間））とする。これにより、ＯＮＵからのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージを通過させることができる。
（２５−３）ＧＡＴＥメッセージが送信制御用の場合、ｔｓ=ｔ２＋Ｔｚ、Ｔｄ=Ｔ２とする。これにより、当該ＧＡＴＥメッセージに基づきＯＮＵが送信するパケットを通過させることができる。
【０１６２】
上りパケット生成・送信部２６は、下りパケット解析部２１が指示したパケットを生成し、装置時刻管理部２２から時刻を受け、下りパケット解析部２１からの送信開始時刻ｔ２と送信継続時間Ｔ２に従って、上りパケットを多重部１４に送信する。
【０１６３】
多重部１４は、分岐部４０からの電気信号と上りパケット生成・送信部２６からの電気信号を多重し、電気光変換部（Ｅ／Ｏ）１５に入力する。
【０１６４】
電気光変換部１５は、多重部１４からの電気信号を光信号に変換し、分波・合波部１に入力する。
【０１６５】
次に、本発明の光スイッチ装置（ＯＳＭ）のディスカバリ操作について、図７のシーケンスを参照して、以下に説明する。このシーケンスは、上記の第１〜第６の実施の形態において、下り光スイッチ素子と上り光スイッチ素子の接続開始と接続終了のタイミングを提供するものである。
【０１６６】
図７に示すように、下り方向については、パケットを検出すると、すべてパケット単位に下り光スイッチ素子の接続を開始し、下りパケットが通過後に接続を終了する。この場合、下りパケットとして、ディスカバリ操作のときには、ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージ、ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージ、レンジング用ＧＡＴＥメッセージがあるから、これらのメッセージごとに接続と接続終了を繰り返す。
【０１６７】
上り方向については、ディスカバリ操作のときには、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱメッセージとＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＡＣＫメッセージを確実に通す必要がある。
【０１６８】
ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱメッセージは、ＯＳＭの時計で、ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージに書かれた送信開始時刻（Grant Start Time）ｔｄ２の時刻と時刻ｔｄ２からディスカバリウインドウ時間Ｔｄｗだけ経った時刻ｔｄ２＋Ｔｄｗの間にＯＳＭを通過するはずである。したがって、ＯＳＭは自己の時計で時刻ｔｄ２で接続を開始し、時刻ｔｄ２＋Ｔｄｗに接続を終了すればよい。
【０１６９】
また、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＡＣＫメッセージは、ＯＳＭの時計で、レンジング用ＧＡＴＥメッセージに書かれた送信開始時刻（Grant Start Time）ｔｒ２と時刻ｔｒ２からレンジングウインドウ時間Ｔｒｗだけたった時刻ｔｒ２＋Ｔｒｗの間にＯＳＭを通過するはずである。したがって、ＯＳＭは自己の時計で時刻ｔｒ２で接続を開始し、時刻ｔｒ２＋Ｔｒｗに接続を終了すればよい。
【０１７０】
上り方向について、ディスカバリ操作以外のときには、送信制御用ＧＡＴＥメッセージに書かれたＬＬＩＤ、送信開始時刻（Grant Start Time）ｔ２と送信継続時間Ｔ２を取得し、ＬＬＩＤに対応するポート番号の入ポートと出ポートとを、時刻ｔ２＋Ｔｚで接続を開始し、Ｔ２だけ接続を継続する。このような各メッセージごとの接続及び接続の終了は各ＯＮＵについて順々に行われる。
【０１７１】
ここで、ＯＮＵにおけるディスカバリ操作の中で、ＯＳＭのポート番号とＯＮＵのＬＬＩＤの対応関係を求める際に、ＯＳＭ自身がディスカバリ操作を行うことはないようにする方法を採ることができる。つまり、システム設計上、ＯＳＭに割り当てるＬＬＩＤは当初から定めておくものであり、ＯＳＭ自身がＬＬＩＤを割り付ける操作を行うことはないようにすることができる。
【０１７２】
また、上記方法とは異なり、ＯＳＭに対してもＯＮＵと同様、ＯＬＴからディスカバリ操作を行う方法もある。このディスカバリ操作はＯＮＵに先んじて行われるものである。このときＯＳＭは、ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージを受けたら、センタ装置（ＯＬＴ）にＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱメッセージで応答し、次にセンタ装置（ＯＬＴ）からＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージを受けたら、該メッセージからＬＬＩＤを取得することになる。
【０１７３】
また、光スイッチ装置（ＯＳＭ）がＯＳＭのＬＬＩＤの書かれたレンジング用ＧＡＴＥメッセージを受けたら、該メッセージに書かれた時刻情報（Time Stamp）を自己の時計に合わせ、該メッセージに書かれた送信開始時刻ｔ２に送信継続時間Ｔ２の間だけ、センタ装置（ＯＬＴ）に対してＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＡＣＫメッセージで応答するといった方法を用いると良い。
【０１７４】
また、ディスカバリ終了後において、ＯＬＴでＯＳＭとの往復時間を必要に応じて更新することを可能にする方法を用いると良い。つまり、ＯＳＭがＯＳＭのＬＬＩＤの書かれた送信制御用ＧＡＴＥメッセージを受けたら、該メッセージに書かれた時刻情報（Time Stamp）ｔ１を自己の時計に合わせ、該メッセージに書かれた送信開始時刻ｔ２に送信継続時間Ｔ２だけ、センタ装置（ＯＬＴ）に対してＲＥＰＯＲＴメッセージで応答すると良い。
【０１７５】
また、本発明の第１〜第３の実施の形態にだけ適用できるものであるが、ＯＬＴからＯＳＭに対し、ＯＳＭとＯＮＵとの往復時間Ｔｚを転送する方法を用いても良い。つまり、送信制御用ＧＡＴＥメッセージに新たにＴｚを転送する領域を設け、その領域を用いてＴｚを送信する方法である。ＯＳＭは送信制御用ＧＡＴＥメッセージを検出するごとに、このＴｚも取得する。この方法であれば、新たなフレームを定義する必要がない。また、送信制御用ＧＡＴＥメッセージを受けるごとに、Ｔｚの値を更新することができる。なお、このような処理は、本発明の第２、第３の実施の形態でいえば、下りパケット解析部２１の処理（２１−３）のところに相当するものである。
【０１７６】
なお、上述した形態は本発明の光スイッチ装置などを実施するための最良のものであるがこれらに限定する趣旨ではない。従って、本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１７７】
【図１】本発明の第１の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）の概略構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）の概略構成図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）の概略構成図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）の概略構成図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）の概略構成図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）の概略構成図である。
【図７】本発明の第１から第６の実施の形態における光スイッチ装置（ＯＳＭ）のディスカバリ操作における接続開始時刻、接続終了時刻を表すシーケンス図である。
【図８】従来の光スイッチ装置（ＯＳＭ）の概略構成図である。
【図９】従来のパケット構成を示す図である。
【図１０】従来のディスカバリ操作を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
【０１７８】
１、２ 分波・合波部
３ 光電気変換部（Ｏ／Ｅ）
４ 位相同期発振器（ＰＬＯ）
５ パルス生成部（ＰＧ）
６ ビットバッファ
７ 分岐部
８ 遅延部
９ 電気光変換部（Ｅ／Ｏ）
１０ 下り光スイッチ素子
１１ 上り光スイッチ素子
１２ 光電気変換部（Ｏ／Ｅ）
１３ リセット信号生成部
１４ 多重部
１５ 電気光変換部（Ｅ／Ｏ）
２０ 下りパケット抽出部
２１ 下りパケット解析部
２２ 装置時刻管理部
２３ ＬＬＩＤ−ポート−Ｔｚテーブル管理部
２４ 下りスイッチ制御部
２５ 上りスイッチ制御部
２６ 上りパケット生成・送信部
３１ 光スイッチ装置（ＯＳＭ）
３２、３３ 光ファイバ
３４ 制御部
４０ 分岐部
４１ 上りパケット抽出・到着時刻測定部
４２ 上りパケット解析部
５０ クロック変換部
６０ 光スプリッタ（１×２スプリッタ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センタ装置より送出された下り光信号のスイッチングを行う下り光スイッチ手段と、
複数のリモート装置より送出された上り光信号のスイッチングを行う上り光スイッチ手段を有する光スイッチ装置において、
前記センタ装置より送出された下り光信号を第１の電気信号に変換する第１の光電気変換手段と、
前記第１の電気信号を下り光信号に変換し、前記下り光スイッチ手段に入力する第１の電気光変換手段と、
前記上り光スイッチ手段から出カされた上り光信号を第２の電気信号に変換する第２の光電気変換手段と、
前記第２の電気信号を上り光信号に変換し、前記センタ装置に送出する第２の電気光変換手段を有することを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項２】
前記第１の電気信号から下りパケットを抽出し、当該下りパケットの長さと下りパケットのあて先により、前記下り光スイッチ手段の制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ装置。
【請求項３】
前記第１の電気信号から下りパケットを抽出し、当該下りパケットのうちセンタ装置からリモート装置に対するメッセージを解析することにより、前記上り光スイッチ手段によるスイッチングの制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ装置。
【請求項４】
前記第１の電気信号から下りパケットを抽出し、当該下りパケットのうちセンタ装置から光スイッチ装置に対するメッセージを解析することにより、上りパケットを生成し、当該上りパケットに係る電気信号を前記第２の電気信号に多重することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項５】
前記第１の電気信号のクロックを光スイッチ装置内のクロックにのせかえる第１のクロック変換手段を有することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項６】
前記第２の電気信号のクロックを光スイッチ装置内のクロックにのせかえる第２のクロック変換手段を有することを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項７】
前記第２の電気信号から上りパケットを抽出し、当該上りパケットのうちリモート装置からセンタ装置に対するメッセージを解析することにより、前記上り光スイッチ手段によるスイッチングの制御を行うことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項８】
前記第２の電気信号から上りパケットを抽出し、当該上りパケットの到着時刻を測定し、当該上りパケットのうちリモート装置からセンタ装置に対するメッセージを解析し、光スイッチ装置と当該上りパケットを送信したリモート装置との間の往復時間を求めることにより、前記上り光スイッチ手段によるスイッチングの制御を行うことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項９】
自己のＬＬＩＤ（Logical Link Identifier）が存在するときに、前記センタ装置からブロードキャストＬＬＩＤをもつパケットを検出したら、前記下りスイッチ手段のポートを一つ選択して、当該パケットの長さだけ接続して当該パケットを通過させ、当該パケットがディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージの場合、当該ポートと同一番号のポートを前記上りスイッチ手段でも選択し、前記上りスイッチ手段に対して当該ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージに書かれた送信開始時刻に接続を開始し、所定の時間だけ接続を継続して、当該ポートに接続されたリモート装置からのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージを通過させることを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項１０】
前記ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージの後に、前記センタ装置からブロードキャストＬＬＩＤをもつパケットを検出したら、前記ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージを通過させたのと同一ポート番号を選択して、前記下りスイッチ手段に対して当該パケットの長さだけ接続して当該パケットを通過させ、当該パケットがＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージの場合、当該ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージの情報領域から当該ポートに接続されているリモート装置に割り当てられたＬＬＩＤを取得し、当該ＬＬＩＤと当該ポート番号を対応づけることを特徴とする請求項１から９の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項１１】
前記ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージのブロードキャストＬＬＩＤを検出するごとに、選択するポート番号をかえて、すべてのポート番号とポートに接続されているリモート装置に対応するＬＬＩＤとの対応関係を定めることを特徴とする請求項１０に記載の光スイッチ装置。
【請求項１２】
前記センタ装置から自己のＬＬＩＤと異なるＬＬＩＤをもつレンジング用ＧＡＴＥメッセージを検出したら、前記上りスイッチ手段のポートを当該ＬＬＩＤから定め、当該レンジング用ＧＡＴＥメッセージに書かれた送信開始時刻に上りスイッチ手段の接続を開始し、所定の時間だけ当該接続を継続して、当該ポートに接続されたリモート装置からのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージを通過させることを特徴とする請求項１から１１の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項１３】
前記センタ装置からブロードキャストでない自己のＬＬＩＤと異なるＬＬＩＤをもつパケットを検出したら、当該パケットのＬＬＩＤから前記下りスイッチ手段のポートを定めて、当該パケットの長さだけ接続して当該パケットを通過させ、当該パケットが送信制御用ＧＡＴＥメッセージである場合、当該メッセージの情報領域から送信開始時刻、送信継続時間を取得し、当該ＬＬＩＤから上りスイッチ手段のポートを定め、前記上りスイッチ手段に対して送信開始時刻に当該ＬＬＩＤに対応するリモート装置と光スイッチ装置の往復時間を加えた時刻に接続を開始し、当該送信継続時間だけ接続を継続することを特徴とする請求項１から１２の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項１４】
前記光スイッチ装置に割り当てるＬＬＩＤ（Logical Link Identifier）として予め定められたものを使用することを特徴とする請求項１から１３の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項１５】
前記センタ装置からディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージを検出し、自己のＬＬＩＤが存在しないとき、当該センタ装置にＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージで応答し、次に前記センタ装置からＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージを検出したときに、当該ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージからＬＬＩＤを取得することを特徴とする請求項１から１３の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項１６】
自己のＬＬＩＤと同一ＬＬＩＤをもつレンジング用ＧＡＴＥメッセージを検出したとき、当該レンジング用ＧＡＴＥメッセージに書かれた情報に基づいて、前記センタ装置に対してＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージで応答することを特徴とする請求項１から１５の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項１７】
自己のＬＬＩＤと同一ＬＬＩＤをもつ送信制御用ＧＡＴＥメッセージを検出したとき、当該送信制御用ＧＡＴＥメッセージに書かれた情報に基づいて、前記センタ装置に対してＲＥＰＯＲＴメッセージで応答することを特徴とする請求項１から１６の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項１８】
センタ装置と、
複数のリモート装置と、
前記センタ装置より送出された下り光信号のスイッチングを行い、前記リモート装置より送出された上り光信号のスイッチングを行う光スイッチ装置を有する光アクセスネットワークにおいて、
前記光スイッチ装置において、
前記センタ装置より送出された下り光信号を第１の電気信号に変換した後、当該第１の電気信号を下り光信号に変換してから当該下り光信号のスイッチングを行い、
前記リモート装置より送出された上り光信号のスイッチングを行った後に出カされた上り光信号を第２の電気信号に変換した後、当該第２の電気信号を上り光信号に変換してから前記センタ装置に送出することを特徴とする光アクセスネットワーク。
【請求項１９】
センタ装置より送出された下り光信号のスイッチングを行う工程の前段に、
前記下り光信号を電気信号に変換する光電気変換工程と、
前記電気信号を下り光信号に変換する電気光変換工程を有することを特徴とする光スイッチ装置による光スイッチ方法。
【請求項２０】
複数のリモート装置より送出された上り光信号のスイッチングを行う工程の後段に、
前記スイッチングにより出カされた上り光信号を電気信号に変換する光電気変換工程と、
前記電気信号を上り光信号に変換する電気光変換工程を有することを特徴とする光スイッチ装置による光スイッチ方法。
【請求項２１】
コンピュータに、
センタ装置より送出された下り光信号のスイッチングを行う下り光スイッチ手段と、
複数のリモート装置より送出された上り光信号のスイッチングを行う上り光スイッチ手段として機能させる光スイッチ装置のプログラムにおいて、
前記センタ装置より送出された下り光信号を第１の電気信号に変換する第１の光電気変換手段と、
前記第１の電気信号を下り光信号に変換し、前記下り光スイッチ手段に入カする第１の電気光変換手段と、
前記上り光スイッチ手段から出カされた上り光信号を第２の電気信号に変換する第２の光電気変換手段と、
前記第２の電気信号を上り光信号に変換し、前記センタ装置に送出する第２の電気光変換手段として機能させること特徴とする光スイッチ装置のプログラム。
【請求項２２】
請求項２１に記載のプログラムを格納する記録媒体。
【請求項１】
センタ装置より送出された下り光信号のスイッチングを行う下り光スイッチ手段と、
複数のリモート装置より送出された上り光信号のスイッチングを行う上り光スイッチ手段を有する光スイッチ装置において、
前記センタ装置より送出された下り光信号を第１の電気信号に変換する第１の光電気変換手段と、
前記第１の電気信号を下り光信号に変換し、前記下り光スイッチ手段に入力する第１の電気光変換手段と、
前記上り光スイッチ手段から出カされた上り光信号を第２の電気信号に変換する第２の光電気変換手段と、
前記第２の電気信号を上り光信号に変換し、前記センタ装置に送出する第２の電気光変換手段を有することを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項２】
前記第１の電気信号から下りパケットを抽出し、当該下りパケットの長さと下りパケットのあて先により、前記下り光スイッチ手段の制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ装置。
【請求項３】
前記第１の電気信号から下りパケットを抽出し、当該下りパケットのうちセンタ装置からリモート装置に対するメッセージを解析することにより、前記上り光スイッチ手段によるスイッチングの制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ装置。
【請求項４】
前記第１の電気信号から下りパケットを抽出し、当該下りパケットのうちセンタ装置から光スイッチ装置に対するメッセージを解析することにより、上りパケットを生成し、当該上りパケットに係る電気信号を前記第２の電気信号に多重することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項５】
前記第１の電気信号のクロックを光スイッチ装置内のクロックにのせかえる第１のクロック変換手段を有することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項６】
前記第２の電気信号のクロックを光スイッチ装置内のクロックにのせかえる第２のクロック変換手段を有することを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項７】
前記第２の電気信号から上りパケットを抽出し、当該上りパケットのうちリモート装置からセンタ装置に対するメッセージを解析することにより、前記上り光スイッチ手段によるスイッチングの制御を行うことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項８】
前記第２の電気信号から上りパケットを抽出し、当該上りパケットの到着時刻を測定し、当該上りパケットのうちリモート装置からセンタ装置に対するメッセージを解析し、光スイッチ装置と当該上りパケットを送信したリモート装置との間の往復時間を求めることにより、前記上り光スイッチ手段によるスイッチングの制御を行うことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項９】
自己のＬＬＩＤ（Logical Link Identifier）が存在するときに、前記センタ装置からブロードキャストＬＬＩＤをもつパケットを検出したら、前記下りスイッチ手段のポートを一つ選択して、当該パケットの長さだけ接続して当該パケットを通過させ、当該パケットがディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージの場合、当該ポートと同一番号のポートを前記上りスイッチ手段でも選択し、前記上りスイッチ手段に対して当該ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージに書かれた送信開始時刻に接続を開始し、所定の時間だけ接続を継続して、当該ポートに接続されたリモート装置からのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージを通過させることを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項１０】
前記ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージの後に、前記センタ装置からブロードキャストＬＬＩＤをもつパケットを検出したら、前記ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージを通過させたのと同一ポート番号を選択して、前記下りスイッチ手段に対して当該パケットの長さだけ接続して当該パケットを通過させ、当該パケットがＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージの場合、当該ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージの情報領域から当該ポートに接続されているリモート装置に割り当てられたＬＬＩＤを取得し、当該ＬＬＩＤと当該ポート番号を対応づけることを特徴とする請求項１から９の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項１１】
前記ディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージのブロードキャストＬＬＩＤを検出するごとに、選択するポート番号をかえて、すべてのポート番号とポートに接続されているリモート装置に対応するＬＬＩＤとの対応関係を定めることを特徴とする請求項１０に記載の光スイッチ装置。
【請求項１２】
前記センタ装置から自己のＬＬＩＤと異なるＬＬＩＤをもつレンジング用ＧＡＴＥメッセージを検出したら、前記上りスイッチ手段のポートを当該ＬＬＩＤから定め、当該レンジング用ＧＡＴＥメッセージに書かれた送信開始時刻に上りスイッチ手段の接続を開始し、所定の時間だけ当該接続を継続して、当該ポートに接続されたリモート装置からのＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージを通過させることを特徴とする請求項１から１１の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項１３】
前記センタ装置からブロードキャストでない自己のＬＬＩＤと異なるＬＬＩＤをもつパケットを検出したら、当該パケットのＬＬＩＤから前記下りスイッチ手段のポートを定めて、当該パケットの長さだけ接続して当該パケットを通過させ、当該パケットが送信制御用ＧＡＴＥメッセージである場合、当該メッセージの情報領域から送信開始時刻、送信継続時間を取得し、当該ＬＬＩＤから上りスイッチ手段のポートを定め、前記上りスイッチ手段に対して送信開始時刻に当該ＬＬＩＤに対応するリモート装置と光スイッチ装置の往復時間を加えた時刻に接続を開始し、当該送信継続時間だけ接続を継続することを特徴とする請求項１から１２の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項１４】
前記光スイッチ装置に割り当てるＬＬＩＤ（Logical Link Identifier）として予め定められたものを使用することを特徴とする請求項１から１３の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項１５】
前記センタ装置からディスカバリ用ＧＡＴＥメッセージを検出し、自己のＬＬＩＤが存在しないとき、当該センタ装置にＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＲＥＱメッセージで応答し、次に前記センタ装置からＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージを検出したときに、当該ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージからＬＬＩＤを取得することを特徴とする請求項１から１３の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項１６】
自己のＬＬＩＤと同一ＬＬＩＤをもつレンジング用ＧＡＴＥメッセージを検出したとき、当該レンジング用ＧＡＴＥメッセージに書かれた情報に基づいて、前記センタ装置に対してＲＥＧＩＳＴＥＲ_ＡＣＫメッセージで応答することを特徴とする請求項１から１５の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項１７】
自己のＬＬＩＤと同一ＬＬＩＤをもつ送信制御用ＧＡＴＥメッセージを検出したとき、当該送信制御用ＧＡＴＥメッセージに書かれた情報に基づいて、前記センタ装置に対してＲＥＰＯＲＴメッセージで応答することを特徴とする請求項１から１６の何れかに記載の光スイッチ装置。
【請求項１８】
センタ装置と、
複数のリモート装置と、
前記センタ装置より送出された下り光信号のスイッチングを行い、前記リモート装置より送出された上り光信号のスイッチングを行う光スイッチ装置を有する光アクセスネットワークにおいて、
前記光スイッチ装置において、
前記センタ装置より送出された下り光信号を第１の電気信号に変換した後、当該第１の電気信号を下り光信号に変換してから当該下り光信号のスイッチングを行い、
前記リモート装置より送出された上り光信号のスイッチングを行った後に出カされた上り光信号を第２の電気信号に変換した後、当該第２の電気信号を上り光信号に変換してから前記センタ装置に送出することを特徴とする光アクセスネットワーク。
【請求項１９】
センタ装置より送出された下り光信号のスイッチングを行う工程の前段に、
前記下り光信号を電気信号に変換する光電気変換工程と、
前記電気信号を下り光信号に変換する電気光変換工程を有することを特徴とする光スイッチ装置による光スイッチ方法。
【請求項２０】
複数のリモート装置より送出された上り光信号のスイッチングを行う工程の後段に、
前記スイッチングにより出カされた上り光信号を電気信号に変換する光電気変換工程と、
前記電気信号を上り光信号に変換する電気光変換工程を有することを特徴とする光スイッチ装置による光スイッチ方法。
【請求項２１】
コンピュータに、
センタ装置より送出された下り光信号のスイッチングを行う下り光スイッチ手段と、
複数のリモート装置より送出された上り光信号のスイッチングを行う上り光スイッチ手段として機能させる光スイッチ装置のプログラムにおいて、
前記センタ装置より送出された下り光信号を第１の電気信号に変換する第１の光電気変換手段と、
前記第１の電気信号を下り光信号に変換し、前記下り光スイッチ手段に入カする第１の電気光変換手段と、
前記上り光スイッチ手段から出カされた上り光信号を第２の電気信号に変換する第２の光電気変換手段と、
前記第２の電気信号を上り光信号に変換し、前記センタ装置に送出する第２の電気光変換手段として機能させること特徴とする光スイッチ装置のプログラム。
【請求項２２】
請求項２１に記載のプログラムを格納する記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−１７４１２３（Ｐ２００７−１７４１２３Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６７１７８（Ｐ２００５−３６７１７８）
【出願日】平成１７年１２月２０日（２００５．１２．２０）
【出願人】（０００２３２２５４）日本電気通信システム株式会社 (586)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２０日（２００５．１２．２０）
【出願人】（０００２３２２５４）日本電気通信システム株式会社 (586)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]